14.96M

Category:

Construction

Основные физико-механические свойства бетона

1.

Основные физико-механические свойства бетона
Бетон должен обладать заданными физикомеханическими свойствами:
– необходимой прочностью;
– хорошим сцеплением с арматурой;
– достаточной непроницаемостью для защиты
арматуры от коррозии.
Специальные свойства:
– морозостойкость
при
многократном
замораживании и оттаивании;
– жаростойкость;
– коррозионная стойкость.
160
1

2.

Основные физико-механические свойства бетона
Классификация бетонов:
Самостоятельно
• По структуре:
– бетоны плотной структуры (у которых
пространство между зернами заполнителя
полностью
заполнено
затвердевшим
вяжущим);
– крупнопористые
малопесчаные
и
беспесчаные;
– поризованные
(с
заполнителями
и
искусственной
пористостью
затвердевшего вяжущего);
160
2

3.

Основные физико-механические свойства бетона
Самостоятельно
• По плотности:
– особо тяжелые ( > 2500 кг/м3 );
– тяжелые
( 2200кг/м3 < 2500кг/м3 );
– легкие
( 800кг/м3 < 2000кг/м3 );
160
3

4.

Основные физико-механические свойства бетона
Самостоятельно
• По виду заполнителей:
– на плотных заполнителях;
– на пористых заполнителях;
– на
специальных
заполнителях,
удовлетворяющих
требованиям
жаростойкости, биологической защиты и др.);
160
4

5.

Основные физико-механические свойства бетона
• По зерновому составу:
Самостоятельно
– крупнозернистые с крупным и мелким
заполнителем;
– мелкозернистые с мелкими заполнителями;
160
5

6.

Основные физико-механические свойства бетона
• По условиям твердения:
Самостоятельно
– бетон естественного твердения;
– бетон, подвергнутый тепловлажностной
обработке при атмосферном давлении;
– бетон, подвергнутый автоклавной обработке
при высоком давлении.
160
6

7.

Структура бетона и ее влияние на прочность и
Самостоятельно
деформативность
При затворении водой смеси из цемента и заполнителей начинается реакция
гидратации цемента с водой.
При этом образуется гель – пористая студенистая масса с взвешенными в
воде еще не вступившими в химическую реакцию, частицами цемента и
незначительными соединениями в виде кристаллов.
Гель обволакивает зерна заполнителей и постепенно твердеет, а отдельные
кристаллы соединяются в кристаллические сростки.
Твердеющий гель превращается в цементный камень, которой скрепляет
зерна крупного и мелкого заполнителя в монолитный твердый бетон.
Важнейшим фактором, определяющим структуру и прочность бетона,
является удельное количество воды затворения, которое оценивается W/C
отношением.
Для химического соединения воды с цементом необходимо W/C 0,2.
Для увеличения подвижности бетонной смеси и удобоукладываемости –
количество воды берут с некоторым избытком.
160
7

8.

9.

Структура бетона и ее влияние на прочность и
Самостоятельно
деформативность
Избыточная, химически не связная вода, в дальнейшем вступает с менее
активными частицами цемента, а также заполняет многочисленные поры и
капилляры в цементном камне и полостях между зернами крупного
заполнителя, а потом, постепенно испаряясь, освобождает их.
Поры могут занимать до трети объема цементного камня.
С уменьшением W/C пористость уменьшается, а прочность возрастает.
Бетон представляет капиллярно-пористое тело, содержащее мелкий и
крупный заполнитель, цементный камень, гель, воздух, водяные поры,
химическим не связанную воду и имеет весьма неоднородную структуру с
нарушенной сплошностью массы.
Длительные процессы в бетоне – изменение водного баланса, уменьшение
объема твердеющего геля, рост кристаллических сростков – наделяют бетон
упругопластическими свойствами.
Известные теории прочности к бетону не применимы.
Бетону присущи такие свойства как усадка, ползучесть, релаксация
напряжений, которые зависят температурно-влажностного режима
окружающей среды, длительности и скорости нагружения.
160
9

10. Усадка бетона

Усадкой бетона называют уменьшение его объема при твердении в
обычной воздушной среде.
При твердении бетона в воде его объем увеличивается (набухание).
Усадка бетона зависит от:
• количества цемента – чем больше цемента в единице объема, тем больше
усадка;
• вида цемента (высокоактивные и глиноземистые цементы дают большую
усадку);
• количества воды затворения (чем больше W/C, тем больше усадка);
• крупности заполнителя (при мелкозернистых песках и пористом щебне
усадка больше);
• деформативных характеристик заполнителя (чем больше модуль
упругости заполнителя, тем меньше усадка);
• плотности «упаковки» крупного заполнителя (при разной крупности зерен
заполнителя объем пустот меньше и меньше усадка);
• присутствия различных гидравлических добавок и ускорителей твердения
(они, как правило, увеличивают усадку);
• влажности окружающей среды (чем
больше влажность, тем меньше
160
10
усадка).

11. Усадка бетона

Наиболее интенсивно усадка протекает в начальный период твердения,
со временем она постепенно затухает.
Усадка бетона связана с физико-химическими процессами твердения
бетона, уменьшением объема цементного геля, испарением избыточной
воды, гидратацией не прореагировавшими частицами цемента.
Со временем усадка затухает.
160
11

12. Усадка бетона

Кривые усадки и набухания бетонных
неармированных (1) и армированных (2) образцов
160
а – набухание в воде;
б – усадка на воздухе
12

13. Усадка бетона

Усадке бетона препятствуют зерна заполнителя, которые становятся
внутренними связями, вызывающими в цементном камне растягивающие
напряжения.
Неравномерное высыхание бетона приводит к неравномерной усадке и
возникновению начальных сжимающих напряжений.
Поверхностные слои бетона испытывают растяжение, а внутренние, более
влажные, которые препятствуют усадке, оказываются сжатыми.
Начальные
усадочные
напряжения
учитываются
расчетными
коэффициентами.
Уменьшить начальные усадочные напряжения в бетоне можно
конструктивными мерами (армированием, устройством усадочных швов в
конструкциях) и технологическими мерами (подбором состава,
увлажнением поверхности бетона, увлажнением среды при тепловой
обработке).
160
13

14.

Усадка бетона
СХЕМА ДЕФОРМАЦИИ АРМИРОВАННОГО ЭЛЕМЕНТА
ОТ УСАДКИ БЕТОНА
а, б – симметричное и несимметричное армирование;
1 – поперечная; 2 – продольная (рабочая) арматура; 3 – примерная эпюра
напряжения сжатия σb и растяжения σbt в бетоне; εsh – усадка железобетонного
образца; εshb – усадка бетонного образца-близнеца; εbt – деформации
160
14
растяжения бетона в железобетонном образце
от усадки бетона

15.

Прочность бетона
Внешняя нагрузка создают в бетоне сложное напряженное состояние. При
сжатии бетонного образца напряжения концентрируются на более жестких
частицах, в результате по плоскостям соединения этих частиц возникают
усилия, стремящиеся нарушить их связь.
На границе пор и пустот происходит концентрация напряжений.
Вокруг отверстий в материале, подвергнутом сжатию, наблюдается
концентрация
самоуравновешенных
растягивающих
и сжимающих
напряжений по площадкам параллельным сжимающей силе.
160
15

16.

Прочность бетона
Схема напряженного состояния бетонного образца при сжатии
а – концентрация самоуравновешенных напряжений
вокруг микропор и полостей;
б – трещины разрыва бетона в поперечном направлении
при осевом сжатии призмы
Так как в бетоне много пор и пустот, растягивающие напряжения от одной
поры накладываются на соседние.
В результате в бетонном образце, подвергнутом сжатию, кроме продольных
сжимающих напряжений возникают поперечные растягивающие напряжения.
Разрушение сжатого образца возникает в результате разрыва
бетона в поперечном направлении.
Сначала по всему объему возникают микротрещины, которые
с увеличением нагрузки соединяются, образуя видимые трещины
параллельные (или с небольшим наклоном) направлению
сжимающих сил.
Затем трещины раскрываются, и наступает разрушение бетона.
160
16

17.

Прочность бетона
К определению сжимающих напряжений в бетоне на
границе микроразрушений по результатам
ультразвуковых измерений
160
17

18.

Прочность бетона
Образцы, изготовленные из одной и той же бетонной смеси могут иметь
неодинаковую прочность, которая зависит:
– от технологических факторов;
– возраста и условий твердения;
– вида напряженного состояния и длительности воздействия.
При осевом сжатии кубы разрушаются в результате разрыва бетона в
поперечном направлении.
Наклон трещин разрыва обусловлен силами трения между плитами пресса
и гранями куба. После разрушения куб приобретает форму двух усеченных
пирамид, сомкнутых малыми основаниями.
Если устранить силы трения (смазкой) линии разрыва становятся
вертикальными, а временное сопротивление уменьшается.
160
18

19.

Прочность бетона на осевое сжатие
( кубиковая прочность)
ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ БЕТОННЫХ КУБОВ
а – при трении по опорным плоскостям;
б – при отсутствии трения;
160
19
1 – силы трения; 2 – трещины; 3 - смазка

20.

Прочность бетона на осевое сжатие
( кубиковая прочность)
СХЕМА РАБОТЫ БЕТОНА ПРИ СЖАТИИ
а – концентрация напряжений
у микро- и макропор;
б – разрыв бетона в
поперечном направлении;
в – при наличии трения по
опорным плоскостям;
г – при отсутствии трения;
1 - смазка
160
20

21.

Прочность бетона на осевое сжатие
( кубиковая прочность)
По стандарту кубы испытываются без смазки контактных поверхностей.
Прочность бетона одного состава зависит от размеров куба:
– 150 150 150
R (базовый размер);
– 200 200 200
0,93R;
– 100 100 100
1,1R.
Это объясняется изменением эффекта обоймы с изменением размеров
куба и расстояния между его трещинами.
Кубиковая прочность непосредственно в расчетах не используется.
160
21

22.

Призменная прочность
Призменная прочность меньше кубиковой и она
уменьшается с увеличением отношений h/a.
160
22

23.

Призменная прочность
При h / a = 4 значение Rb становится почти
стабильным (Rb 0,75R).
Влияние гибкости при этом не сказывается, оно
ощущается лишь при h/a 8.
Прочность бетона сжатию при изгибе также
принимают Rb.
160
23

24.

Призменная прочность
Переход от класса бетона к
В, МПа нормативной призменной прочности
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Rbn=B*(0,77-0,001*B)
≥ 0,72*B
160
Rbn, МПа
24

25.

Напряженное состояние бетона сжатой зоны при
изгибе железобетонной
30.10.2017
160
25

26.

Напряженное состояние бетона сжатой зоны при
изгибе железобетонной
Действительную криволинейную эпюру напряжений
бетона сжатой зоны в предельном состоянии заменяют
прямоугольной,
что
соответствует
диаграмме
жесткопластического тела. 160
26

27.

Экспериментальные диаграммы деформирования бетона
Диаграмма s-e
(постоянная скорость нагружения 0,5 МПа/сек)
s b, МПа
30
25
20
15
10
5
0
0
0,2
1Н
8Н
16Н
2Н
10Н
17Н
0,4
3Н
11Н
18Н
4Н
16012Н
19Н
0,8 e b, %
0,6
5Н
13Н
20Н
6Н
14Н
7Н
15Н
27

28.

Экспериментальные диаграммы деформирования бетона
sb, МПа
Диаграмма s-e
(постоянная скорость траверсы 0,05 мм/сек)
25
20
15
10
5
e b, %
0
0
0,1
0,2
1Д
2Д
3Д
4Д
12Д
13Д
14Д
15Д
0,3
5Д
160
16Д
0,4
0,5
0,6
0,7
6Д
7Д
8Д
9Д
17Д
18Д
19Д
20Д
10Д
28

29.

Экспериментальные диаграммы деформирования бетона
Диаграмма
sb, МПа
s b-e b
30
25
20
15
10
5
e b, %
0
0
1Н
12Н
2Д
12Д
0,1
2Н
13Н
3Д
13Д
0,2
3Н
14Н
4Д
14Д
4Н
15Н
5Д
15Д
0,3
5Н
16Н
6Д
16Д160
0,4
6Н
17Н
7Д
17Д
0,5
7Н
18Н
8Д
18Д
0,6
8Н
19Н
9Д
19Д
0,7
10Н
20Н
10Д
20Д
11Н
1Д
11Д
29

30.

Диаграмма жесткопластического тела
σb
30
Rb
25
20
15
10
5
0
0
0,5
1
1,5
2
160
2,5
3
3,5
εb
4
30

31.

Диаграмма упругого тела
σb
εb
0
160
31

32.

Диаграмма упругопластического тела
σb
0
160
εb
32

33.

Диаграмма деформирования бетона В30
s b , МПа
25
Нормативная
диаграмма
Расчетная диаграмма
20
15
10
5
0
0,0
0,5
1,0
Расчетная 2-х линейная
1,5
2,0
160
2,5
3,0
Нормативная 2-х линейная
3,5
4,0
e, ‰33

34.

Диаграмма деформирования бетона В30
s b , МПа
Нормативная диаграмма
25
20
15
Расчетная диаграмма
10
5
0
0
0,5
1
Расчетная 3-х линейная
1,5
2
2,5
3
Нормативная 3-х линейная
160
3,5
4
e b, ‰
34

35. ДИАГРАММЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ БЕТОНА

б)
СНиП 2.03.01-84*
50
σ, МПа
σ, МПа
а)
40
30
40
30
20
10
10
0,0
2,0
4,0
6,0
εb, ‰
0
εb, ‰
8,0
а)
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
б)
2-х линейная
3-х линейная
50
50
σ, МПа
σ, МПа
50
20
0
(СП 63.133330.2012)
40
30
40
30
20
20
10
10
εb, ‰
0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
0
0,0
1,0
2,0
3,0
εb, ‰
4,0

36.

Прочность бетона на осевое растяжение
Прочность бетона на осевое растяжение зависит от прочности цементного
камня на растяжение и его сцеплением с зернами заполнителя.
Прочность бетона на растяжение в 15…20 раз меньше, чем при сжатии.
Отношение Rbt / В уменьшается с увеличением прочности бетона на сжатие.
Расчетное сопротивление бетона
растяжению, МПа
ЗАВИСИМОСТЬ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
БЕТОНА НА РАСТЯЖЕНИЕ ОТ КЛАССА БЕТОНА
2,0
1,70
1,8
1,6
1,40
1,50
1,80
1,60
1,30
1,4
1,15
1,2
1,05
0,90
1,0
0,75
0,8
0,56
0,6
0,4
0,2
0,0
10
15
20
25
30
35
160
40
45
50
55
Класс бетона, МПа
60
36

37.

Прочность бетона на осевое растяжение
Временное сопротивление бетона растяжению
испытаниями:
– на разрыв образцов в виде восьмерки;
разрыв;
определяют
Rbt
а
–
на
– на раскалывание – образцов в виде цилиндров;
б – на раскалывание
– на изгиб – бетонных балок ( по разрушающему моменту бетонной
балки определяют Rbt )
M
M
M
При изгибе : Rbt
kW 1.7W W pl
в – на изгиб
Эмпирическая формула : Rbt 0 ,233 3 R 2
160
37

38.

Прочность бетона на осевое растяжение
Схемы испытания образцов для определения прочности бетона
при осевом растяжении
а – на разрыв;
б – на раскалывание;
в – на изгиб
160
38

39.

Диаграммы деформирования бетона σb-eb
(Карпенко Н.И.)
σb , МПа
-4,00 -3,75 -3,50 -3,25 -3,00 -2,75 -2,50 -2,25 -2,00 -1,75 -1,50 -1,25 -1,00 -0,75 -0,50 -0,25 0,00 0,25
3
0
-3
-5
-8
-10
-13
-15
-18
-20
-23
-25
-28
-30
-33
-35
-38
-40
-43
-45
-48
-50
eb, ‰
B3.5-напр
B5-напр
B7.5-напр
B10-напр
B12.5-напр
B15-напр
B20-напр
B25-напр
B30-напр
B35-напр
B40-напр
B45-напр
B50-напр
B55-напр
B60-напр
B70-напр
B80-напр
160
B90-напр
B100-напр
39

40.

Диаграммы деформирования бетона σb-eb
при сжатии (Карпенко Н.И.)
sb, МПа-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 -2,0 -2,2 -2,4 -2,6 -2,8 -3,0 -3,2 -3,4 -3,6 -3,8 -4,0
B100-напр
B55-напр
B30-напр
B10-напр
sb-ebmax
B90-напр
B50-напр
B25-напр
B7.5-напр
B80-напр
B45-напр
B20-напр
B5-напр
160
B70-напр
B40-напр
B15-напр
B3.5-напр
B60-напр
B35-напр
B12.5-напр
Rb-eb
eb, ‰
40

41.

Диаграммы деформирования бетона σbt-ebt
при растяжении (Карпенко Н.И.)
σbt, МПа
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0,00
0,02
B3.5-напр
B15-напр
B40-напр
B70-напр
sb-ebmax
0,04
B5-напр
B20-напр
B45-напр
B80-напр
0,06
0,08
B7.5-напр
B25-напр
B50-напр
B90-напр
160
0,10
0,12
B10-напр
B30-напр
B55-напр
B100-напр
0,14
0,16
B12.5-напр
B35-напр
B60-напр
Rb-eb
0,18
ebt, ‰
41

42.

Прочность бетона на срез и скалывание
Срез представляет собой разделение элементы на две части по сечению,
к которому приложены перерезывающие силы.
Зерна крупного заполнителя работают как шпонки в плоскости среза и
оказывает существенное сопротивление Rsh = 2Rbt.
Чистый срез в железобетонных конструкциях встречается редко.
Схема испытания образцов
а) на срез;
б) на скалывание;
в) зависимость предела прочности
от длительности загружения;
1 – испытуемый образец;
2 – неподвижные стальные опоры;
3 – рабочая арматура;
4 – прорези (щели);
5 – участки, где происходит скалывание
бетона
160
42

43.

Прочность бетона на срез и скалывание
Сопротивление
бетона
скалыванию
возникает
при
изгибе
железобетонных балок до появления в них наклонных трещин.
Скалывающие напряжения изменяются по высоте сечения балки по
квадратной параболе. Сопротивление скалыванию при изгибе в 1,5…2
раза больше, чем Rbt (экспериментальные данные).
160
43

44.

Классы бетона
Класс бетона по прочности на осевое сжатие B является основной характеристикой
бетона и указывается в проекте всегда.
Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt назначается только тогда, когда
эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на
производстве.
Классом бетона по прочности на осевое сжатие B
(МПа) называется временное сопротивление сжатию
бетонных кубов с размером ребра 150 мм,
испытанных в соответствии со стандартом через 28
сут хранения при температуре +20ºС ±2ºС с учетом
статистической изменчивости.
160
44

45.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие
Прочность бетона
а –нарастание прочности бетона к 28суточному возрасту в зависимости от
температуры твердения;
б – распределение временного
сопротивления сжатию бетонных
образцов;
1 – гистограмма опытного
временного сопротивления образцов;
2 – теоретическая кривая
нормального (гауссового)
распределения;
n – частота случаев
160
45

46.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие
Для сборных конструкций заводского изготовления отпускная прочность может
быть ниже его класса и устанавливается по стандартам и техническим условиям
в зависимости от условий транспортирования, монтажа и сроков нагружения.
Класс бетона по прочности на осевое сжатие связан с маркой бетона следующим
образом:
B Rm 1 - Vm ,
где : Rm - среднее значение временного сопротивления бетона
сжатию ( марка бетона по прочности на осевое сжатие);
1,64 - число, показатель надежности, что соответствует
обеспеченности 0,95;
Vm - коэффициен т вариации (в нормах принят 0,135).
В качестве теоретической функции распределения случайных величин
принято нормальное распределение (закон Гаусса):
1
n( R )
e
s 2
160
R - R 2
2s 2
46

47.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие
Кривые распределения прочности
В качестве теоретической функции
распределения случайных величин
принято нормальное распределение
(закон Гаусса):
1
n( R )
e
s 2
1 – теоретическая; 2 - опытная
160
R - R 2
2s 2
47

48.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие
n
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
10
20
V=8%
V=15%
Класс бетона В30
30
40
50
V=10%
V=20%
160
60
70
80
90
100 110 120
V=13,5%
V=30%
R
48

49.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие
Среднее значение временного сопротивления бетона сжатию определяется по
формуле:
n1 R1 n2 R2 nk Rk
Rm
,
n
где : n1 , n2 , , nk - число случаев, в которых установлено временное сопротивление R1 , R2 , , Rk ;
n n1 n2 nk - общее число испытаний в партии
Коэффициент вариации:
V
s
Rm
,
где : s - среднеквадратическое отклонение (стандарт);
21 n1 22 n2 2k nk
s
,
n -1
1 R1 - Rm ; 2 R2 - Rm ; k Rk - Rm - отклонения
160
49

50.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие
Завод-изготовитель при заданном по проекту классе бетона B в зависимости
от уровня технологии производства и фактическом значении Vmзавода
устанавливает требуемое значение Rm , для
Rm
B
1 - 1,64 Vmзавода
Сроки твердения бетона устанавливают так, чтобы требуемая прочность
бетона была достигнута к моменту загружения конструкции проектной
нагрузкой.
Для монолитных конструкций на обычном портландцементе – 28 суток.
Для сборных ЖБК отпускная прочность может быть ниже его класса.
160
50

51.

52.

Класс бетона по прочности на осевое сжатие
Класс бетона по прочности на сжатие:
тяжелого бетона В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15, …., В60 (с градацией 5) и от В70
до В100 (с градацией 10)
Мелкозернистый бетон групп:
– А (естественного твердения или подвергнутый
тепловой обработке при атмосферном давлении):
В3,5; В5; 7,5; В10; В12,5; В15;…; В40 (с
градацией 5)
– Б (подвергнутых автоклавной обработке):
В15…В60 (с градацией 5)
160
52

53.

54.

55.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение
Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt устанавливают, когда она
имеет главенствующее значение и контролируется на производстве Bt0,8; Bt1,2;
Bt1,6; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2.
Числа характеризуют прочность бетона на осевое растяжение (МПа) с учетом
статистической изменчивости.
Bt Rmt 1 - 1,64 Vmt ,
Vmt 0,165 - при определении прочности бетона
по эмпирической формуле
Rmt 0,233 3 Rm2 ;
Vmt 0,135 - при определении прочности бетона
на растяжение непосредственно из испытаний
160
55

56.

Марки бетона
Кроме классов бетона по прочности, существуют
следующие марки бетона:
160
56

57.

Марки бетона
Кроме классов бетона по прочности, существуют
следующие марки бетона:
• Марка бетона по морозостойкости;
• Марка бетона по средней плотности;
• Марка бетона по водонепроницаемости;
• Марка бетона по самонапряжению.
160
57

58.

59.

60.

Марка бетона по морозостойкости
Под морозостойкостью понимают способность материала в увлажненном
состоянии
сопротивляться
разрушающему
воздействию
попеременного
замораживания и оттаивания.
Марка бетона по морозостойкости характеризуется количеством циклов
попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии при
снижении прочности бетона не более 5%.
Для
тяжелых
и
мелкозернистых
бетонов
устанавливаются следующие марки бетона по
морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300,
F400, F500, F600, F700, F800, F1000.
160
60

61.

Марка бетона по морозостойкости
Под морозостойкостью понимают способность материала в увлажненном
состоянии
сопротивляться
разрушающему
воздействию
попеременного
замораживания и оттаивания.
Марка бетона по морозостойкости характеризуется количеством циклов
попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии при
снижении прочности бетона не более 5%.
Для тяжелых и мелкозернистых бетонов устанавливаются следующие марки
бетона по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600,
F700, F800, F1000.
Легкий бетон – F25, F35, F50, F75, F100, F150,
F200, F300, F400, F500.
160
61

62.

Марка бетона по морозостойкости
Под морозостойкостью понимают способность материала в увлажненном
состоянии
сопротивляться
разрушающему
воздействию
попеременного
замораживания и оттаивания.
Марка бетона по морозостойкости характеризуется количеством циклов
попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии при
снижении прочности бетона не более 5%.
Для тяжелых и мелкозернистых бетонов устанавливаются следующие марки
бетона по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600,
F700, F800, F1000.
Легкий бетон – F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500.
Ячеистый и поризованный бетоны: F15, F25, F35,
F50, F75, F100.
160
62

63.

Марка бетона по морозостойкости
Под морозостойкостью понимают способность материала в увлажненном
состоянии
сопротивляться
разрушающему
воздействию
попеременного
замораживания и оттаивания.
Марка бетона по морозостойкости характеризуется количеством циклов
попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии при
снижении прочности бетона не более 5%.
Для тяжелых и мелкозернистых бетонов устанавливаются следующие марки
бетона по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600,
F700, F800, F1000.
Легкий бетон – F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500.
Ячеистый и поризованный бетоны: F15, F25, F35, F50, F75, F100.
Решающее влияние на морозостойкость бетона
оказывают водоцементное отношение и структура
бетона.
160
63

64.

• МОСКВА, 17 фев — РИА Новости. По
меньшей мере три человека погибли и около
60 оказались под завалами в результате
обрушения здания в городе Кенджу в Южной
Корее, сообщает агентство Синьхуа.
• Кроме того, около 30 человек были
госпитализированы. По данным агентства,
пострадавшие и погибшие — студенты
университета,
которые
в
понедельник
устроили
в
здании
вечеринку
для первокурсников. Как отмечается, крыша
обрушилась, не выдержав тяжести снега.
• Другие подробности произошедшего пока
не сообщаются.
160
64

65.

Марка бетона по водонепроницаемости
Марка
бетона
по
водонепроницаемости
характеризуется предельным гидростатическим
давлением воды (МПа 10-1), при котором еще не
наблюдается ее просачивание через испытываемый
образец.
Например: W2, W4, W6, W8, W10, W12.
Марка бетона по водонепроницаемости назначается
для конструкций, работающих под давлением воды.
160
65

66.

Марка бетона по средней плотности
Марка бетона по средней плотности (кг/м3):
тяжелый бетон от D2200 до D2500;
легкий бетон от D800 до D2200;
поризованный бетон от D800 до D1400.
Градация 100 ─ для всех марок.
Марка бетона по средней плотности назначается в тех
случаях, когда к бетону кроме конструктивных
требований
предъявляются
требования
теплоизоляции.
160
66

67.

Марка бетона по средней плотности
Легкие бетоны на пористых заполнителях и
цементном вяжущем при одинаковых классах по
прочности и марках по морозостойкости и
водонепроницаемости применяют в сборных и
монолитных железобетонных конструкциях наряду
с тяжелыми бетонами.
Во многих случаях они оказываются более
эффективными, так как приводят к снижению массы
конструкций.
160
67

68.

69.

70.

Марка бетона по самонапряжению Sp
Марка бетона по самонапряжению Sp назначается в тех случаях, когда эта
характеристика имеет главенствующее значение.
Обычно используется для конструкций, выполненных на напрягающем
(расширяющемся) цементе, и контролируется на производстве.
Марка Sp определяется значением предварительного напряжения в бетоне (МПа),
создаваемого за счет его расширения при наличии продольной арматуры в количестве
1% .
Число
после
Sp
соответствует
указанному
предварительному напряжению в бетоне (например,
Sp4).
160
70

71.

Марка бетона по самонапряжению Sp
Марка бетона по самонапряжению Sp назначается в тех случаях, когда эта
характеристика имеет главенствующее значение.
Обычно используется для конструкций, выполненных на напрягающем
(расширяющемся) цементе, и контролируется на производстве.
Марка Sp определяется значением предварительного напряжения в бетоне (МПа),
создаваемого за счет его расширения при наличии продольной арматуры в количестве
1% .
Число после Sp соответствует указанному предварительному напряжению в бетоне
(например, Sp4).
Марка бетона по самонапряжению для бетонов на
напрягающем цементе от Sp0,6 до Sp 4.
160
71

72.

Марка бетона по самонапряжению Sp
Марка бетона по самонапряжению Sp назначается в тех случаях, когда эта
характеристика имеет главенствующее значение.
Обычно используется для конструкций, выполненных на напрягающем
(расширяющемся) цементе, и контролируется на производстве.
Марка Sp определяется значением предварительного напряжения в бетоне (МПа),
создаваемого за счет его расширения при наличии продольной арматуры в количестве
1% .
Число после Sp соответствует указанному предварительному напряжению в бетоне
(например, Sp4).
Марка бетона по самонапряжению для бетонов на напрягающем цементе от Sp0,6 до
Sp 4.
Примерами конструкций из напрягающего бетона
являются трубы, покрытия дорог, аэродромов,
тоннелей, резервуаров.
160
72

73.

Влияние времени и условий твердения на
прочность бетона
160
73

74.

75.

Влияние времени и условий твердения на
прочность бетона
Прочность бетона нарастает в течение длительного времени.
Наиболее интенсивно прирост прочности происходит в начальный период (28суток
на портландцементе и 90суток - на пуццолановом и шлаковом портландцементе).
При благоприятных условиях (влажная среда и
положительные температуры) прочность бетона может
прирастать неопределенно длительное время.
Если бетон эксплуатируется в сухих условиях, то после
первого года приращение прочности не происходит.
160
75

76.

Влияние времени и условий твердения на
прочность бетона
Прочность бетона нарастает в течение длительного времени.
Наиболее интенсивно прирост прочности происходит в начальный период (28суток
на портландцементе и 90суток - на пуццолановом и шлаковом портландцементе).
При благоприятных условиях (влажная среда и положительные температуры)
прочность бетона может прирастать неопределенно длительное время.
Если бетон эксплуатируется в сухих условиях, то после первого года приращение
прочности не происходит.
При t 7 сут нарастание прочности бетона может
быть выражено эмпирической формулой:
Rt R28 lg t / lg 28
160
76

77.

Влияние времени и условий твердения на
прочность бетона
Прочность бетона нарастает в течение длительного времени.
Наиболее интенсивно прирост прочности происходит в начальный период (28суток
на портландцементе и 90суток - на пуццолановом и шлаковом портландцементе).
При благоприятных условиях (влажная среда и положительные температуры)
прочность бетона может прирастать неопределенно длительное время.
Если бетон эксплуатируется в сухих условиях, то после первого года приращение
прочности не происходит.
При t 7 сут нарастание прочности бетона может быть выражено эмпирической
формулой: R R lg t / lg 28
t
28
Возраст бетонных кубиков
1- нарастание прочности
бетона в сухой среде;
2 – то же, во влажной
среде
160
77

78.

Влияние времени и условий твердения на
прочность бетона
При благоприятных условиях (влажная среда и положительные температуры)
прочность бетона может прирастать неопределенно длительное время.
Если бетон эксплуатируется в сухих условиях, то после первого года приращение
прочности не происходит.
При t 7 сут нарастание прочности бетона может быть выражено эмпирической
формулой:
R R lg t / lg 28
t
28
Возраст бетонных кубиков
1- нарастание прочности бетона в
сухой среде;
2 – то же, во влажной среде
При
отрицательной
прекращается.
температуре
160
твердение
78

79.

80.

Влияние времени и условий твердения на
прочность бетона
Возраст бетонных кубиков
1- нарастание прочности бетона в
сухой среде;
2 – то же, во влажной среде
При отрицательной температуре твердение прекращается.
Процесс твердения ускоряется при повышении температуры и влажности среды.
При тепловой обработке при температуре 90 С и
влажности 100% или автоклавной обработке при
высоком давлении пара и температуре до 170 С можно
за сутки получит прочность бетона около 70% от
160
80
проектной.

81.

82.

83.

Прочность бетона при длительном действии
нагрузки
При длительном действии нагрузки бетон разрушается при напряжениях меньших,
чем временное сопротивление осевому сжатию Rb в результате развития неупругих
деформаций и структурных изменений в бетоне.
Коэффициент условия работы бетона, учитывающий это явление равен 0,9.
При эксплуатации бетона в благоприятных условиях
отрицательное влияние длительного нагружения
может не проявляться.
160
83

84.

Прочность бетона при длительном действии
нагрузки
При длительном действии нагрузки бетон разрушается при напряжениях меньших,
чем временное сопротивление осевому сжатию Rb в результате развития неупругих
деформаций и структурных изменений в бетоне.
Коэффициент условия работы бетона, учитывающий это явление равен 0,9.
При эксплуатации бетона в благоприятных условиях отрицательное влияние
длительного нагружения может не проявляться.
Длительная прочность
Диаграммы σb ─ εb при
различной длительности
загружения бетона
160
84

85.

86.

87.

Прочность бетона при
многократно повторных нагрузках
При действии многократно повторных нагрузок временное сопротивление бетона
сжатию под влиянием микротрещин уменьшается.
Предел выносливости бетона, согласно опытным данным зависит от числа циклов
нагрузки-разгрузки и асимметрии цикла
s min / s max
Зависимость предела прочности
бетона от числа циклов загружения
160
87

88.

Прочность бетона при
многократно повторных нагрузках
При действии многократно повторных нагрузок временное сопротивление бетона
сжатию под влиянием микротрещин уменьшается.
Предел выносливости бетона, согласно опытным данным зависит от числа циклов
нагрузки-разгрузки и асимметрии цикла s
/s
min
max
Зависимость предела прочности бетона от числа циклов загружения
С увеличением числа циклов снижается Rr / Rb при
n ∞ Rr называют абсолютным пределом
выносливости.
160
88

89.

Прочность бетона при
многократно повторных нагрузках
Зависимость предела прочности бетона от числа циклов загружения
С увеличением числа циклов снижается Rr / Rb при n ∞ Rr называют абсолютным
пределом выносливости.
При базе n = 2·106 предел выносливости практически линейно зависит от
характеристики цикла.
Зависимость предела прочности
бетона от характеристики цикла
загружения ρ на базе n=2·106;
1 – бетон класса В40;
2 – бетон класса В25
160
89

90.

Прочность бетона при
многократно повторных нагрузках
С увеличением числа циклов снижается Rr / Rb при n ∞ Rr называют абсолютным
пределом выносливости.
При базе n = 2·106 предел выносливости практически линейно зависит от
характеристики цикла.
Зависимость предела прочности бетона от
характеристики цикла загружения ρ на базе n=2·106;
1 – бетон класса В40; 2 – бетон класса В25
Наименьшее значение предела выносливости связано
с началом образования структурных микротрещин.
160
90

91.

Прочность бетона при
многократно повторных нагрузках
С увеличением числа циклов снижается Rr / Rb при n ∞ Rr называют абсолютным
пределом выносливости.
При базе n = 2·106 предел выносливости практически линейно зависит от
характеристики цикла.
Зависимость предела прочности бетона от
характеристики цикла загружения ρ на базе n=2·106;
1 – бетон класса В40; 2 – бетон класса В25
Наименьшее значение предела выносливости связано с началом образования
структурных микротрещин.
Значение предела выносливости необходимо для
расчета железобетонных конструкций, работающих на
динамические нагрузки – подкрановые балки,
160
перекрытия некоторых промышленных
зданий и т.д. 91

92.

Динамическая прочность бетона
При динамической нагрузке малой продолжительности
и большой интенсивности временное сопротивление
бетона увеличивается.
160
92

93.

94.

Динамическая прочность бетона
При динамической нагрузке малой продолжительности и большой интенсивности
временное сопротивление бетона увеличивается.
Чем меньше время нагружения, тем больше коэффициент динамической прочности
бетона, а бетон работает упруго до разрушения Kd = Rd / Rb.
Зависимость предела прочности
бетона от времени действия нагрузки
160
Время нагружения
94

95.

Динамическая прочность бетона
При динамической нагрузке малой продолжительности и большой интенсивности
временное сопротивление бетона увеличивается.
Чем меньше время нагружения, тем больше коэффициент динамической прочности
бетона, а бетон работает упруго до разрушения Kd = Rd / Rb.
Зависимость предела
прочности бетона от
времени действия нагрузки
Диаграмма σb ─ εb в сжатом бетоне при
различной скорости загружения: ν1>ν2>ν3
σb
Время нагружения
160
0
εb
95

English Русский Rules