Свойства вибрированного бетона

Свойства вибрированного бетона

Для глиноземистых и высокоалюминатных цементов может быть принята некоторая зависимость.

Для ориентировочных расчетов можно принять, что предел прочности при растяжении бетонов на глиноземистых цементах составляет 0,7 от такового для портландцементов.

Бетон, затворенный меньшим количеством воды и допускающий уплотнение трамбованием, лучше работает на растяжение, чем бетон пластичный или литой. Для улучшения работы бетона на растяжение нужно в течение первых 7 дней после изготовления содержать его во влажном состоянии.

Пропонуємо купити піноблоки в Закарпатті за акційною ціною

Увеличение расхода цемента ведет к увеличению прочности при растяжении лишь в тех случаях, если применяется жесткая бетонная смесь, которая хорошо уплотняется, и обеспечиваются влажные условия в первые дни твердения. С увеличением возраста бетона от одного до шести месяцев предел прочности при растяжении обычно увеличивается крайне мало; при этом, чем выше предел прочности при растяжении в месячном возрасте, тем меньше прирост прочности в последующий период. Следует поэтому заботиться о получении наибольшей прочности при растяжении в месячном возрасте и не рассчитывать на последующее увеличение ее.

Изучение предела прочности при растяжении вибрированного бетона было проведено путем испытаний внутренним давлением пустотелых образцов диаметром 150 мм, высотой 300 мм, со стенкой толщиной 20 мм. Давление внутри резиновой камеры, заложенной в образец, создавалось ручным водяным насосом. Разрушение образцов происходило по образующим цилиндра. Образец уплотняли на лабораторной виброплощадке (амплитуда 0,4 мм и частота 2 800 кол/мин) в течение 30 сек. Часть образцов была изготовлена при вибрации с частотой 6 000 кол/мин. Опыты были проведены на цементах различного минералогического состава с разными заполнителями и с добавлением минеральных волокнистых веществ для повышения предела прочности при растяжении.

Предел прочности бетона при сжатии

Прочность при сжатии бетона бывает кубиковая и призменная.

Предел прочности бетона при сжатии определяют испытанием кубов 20x20x20 см в возрасте 28 дней. Этот предел прочности принимается за марку бетона. При производстве бетонных работ принимают (и это допускается нормами) и другие сроки испытаний прочности бетона в зависимости от рода сооружения и вида применяемого цемента.

Для высокомарочного быстро твердеющего цемента марку бетона можно получить в более ранние сроки в возрасте 1; 3 или 7 дней, а для медленно твердеющих (белитовых) цементов по результатам испытаний образцов в возрасте 60; 90 или 180 дней.

В «Строительных нормах и правилах» приняты следующие марки бетона: 25; 35; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500 и 600. Изготовление и испытание бетонных кубов на сжатие производят в соответствии с ГОСТ 6901-54.

Кубиковая прочность бетона является условным показателем прочности на сжатие, так как при небольших размерах образцов (20x20x20 см) на результаты испытаний влияет трение опорных подушек пресса о поверхности образца. Если устранить или уменьшить трение по поверхности соприкосновения подушки пресса и образца, то предел прочности при сжатии уменьшается и, кроме того, изменяется и характер разрушения образца.

Более правильным является испытание бетонной призмы с отношением ее высоты к стороне основания не менее 4. Результат испытания бетонной призмы при сжатии носит название призменной прочности, которая обычно применяется при расчетах центрально и внецентренно сжатых бетонных и железобетонных элементов.

Предел прочности бетона при растяжении

Проф. Л.Л. Гвоздев рекомендует формулу перехода от кубиковой прочности к призменной, которая хорошо подтверждается опытами для вибрированного бетона:

Эта зависимость дает кривую, располагающуюся несколько выше кривой, принятой нормами 1947 г. По данным проф. Б.Г. Скрамтаева, для прочности выше 400 кг/см²существует зависимость между призменной и кубиковой прочностью вида формулы.

Прочность бетона на сжатие при изгибе принимается равной 1,25 от призменной прочности бетона, что хорошо подтверждается практикой расчета и испытаниями железобетонных конструкций.

Предел прочности при растяжении имеет большое значение для конструкций, подвергающихся растягивающим усилиям (резервуаров, бункеров, силосов).

Эта зависимость справедлива для диапазона прочности при сжатии от 120 до 240 кг/см², которая соответствует прочности на растяжение от 10 до 22 кг/см². Экспериментальные данные И. П. Александрина и других исследователей указывают на то, что для высоких марок но формуле получаются несколько завышенные значения предела прочности при растяжении.

Вид цемента (портландцемент, белитовый, пуццолановый портландцемент, быстро твердеющий портландцемент) не влияет на отношение пределов прочности при сжатии и растяжении, которое сохраняется практически неизменным. Сопротивление бетона растяжению для целой группы цементов (исключая глиноземистый) мало отличается друг от друга и при расходе цемента в 300 кг/м³ составляет около 15 кг/см².

По данным И.П. Александрина, предел прочности при растяжении у высокоалюминатных цементов, так же как и у глиноземистых, значительно ниже, чем у других цементов.

Для бетонов прочностью от 200 до 300 кг/см² наблюдается хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных; для более высоких марок отмечается понижение предела прочности при растяжении. Для бетонов на портландцементах может быть принята зависимость

Испытанные цементы независимо от минералогического состава при активности от 300 до 500 кг/см² показали почти одинаковый предел прочности при растяжении 24-27 кг/см². Это указывает на то, что нельзя рассчитывать на существенное повышение предела прочности при растяжении, применяя цементы различного минералогического состава.

Возможность повышения предела прочности при растяжении за счет введения заполнителей с шероховатой поверхностью, в силу малой прочности зерен заполнителей, опытами не подтвердилась. Увеличение предела прочности при растяжении (до 70%) можно ожидать при применении известнякового заполнителя в жирных составах (1:2); о благоприятном влиянии на прочность при растяжении известнякового заполнителя в жирных растворах было давно известно. Введение известнякового заполнителя в тощие бетоны состава 1:6,6 не вызывает повышения предела прочности при растяжении.

Добавление к бетону 20% минеральной ваты при тщательном ее перемешивании вызывает повышение предела прочности при растяжении в пределах 18-28% при В/Ц = 0,6-0,65.

Предел прочности при растяжении бетона, испытанного в насыщенном водой состоянии, оказался в 2 раза меньше, чем при испытании в сухом состоянии.

Увеличение частоты колебаний с 3 000 до 6 000 кол/мин не повлекло повышения предела прочности при растяжении.

Приведены пределы прочности при растяжении, определенные по СНиП, по ГОСТ 970-41 и по экспериментальным данным. Результаты опытов указывают на заниженную прочность при растяжении, получаемую по нормативным данным.

Для вибрированного бетона можно принимать значения прочности при растяжении, равном 34.

Растяжение бетона при изгибе

Чистое растяжение и растяжение при изгибе мало изменяются с увеличением предела прочности бетона при сжатии. Если выразить прочность на растяжение при изгибе в долях от предела прочности при сжатии, то это значение будет уменьшаться [ с увеличением прочности при сжатии. Для бетона прочностью в 100 кг/см² это отношение приближается к 0,4, а для бетона прочностью в 400 кг/см2 оно уменьшается до 0,1. Абсолютное значение прочности на растяжение при изгибе в обоих случаях оказалось равным 40 кг/см². Эти данные относятся к жесткому вибрированному бетону при высокой степени уплотнения.

При увеличении количества крупного заполнителя на 50% против количества, применяемого при ручной укладке, прочность на растяжение при изгибе вибрированных бетонных плит не изменяется.

В опытах с бетонными плитами размером 0,5х1,25 м и толщиной 8 см прочность на растяжение при изгибе для вибрированного бетона и бетона ручной укладки в большинстве случаев оказалась одинаковой. Для бетона с малой подвижностью прочность на растяжение при изгибе для вибрированного бетона оказалась несколько больше, чем для бетона ручной укладки. Прочность на растяжение при изгибе для бетона ручной укладки может быть равна или меньше прочности вибрированного бетона в зависимости от степени уплотнения и подвижности бетонной смеси. Аналогичные результаты были получены в опытах с балками 15х15х120 см; прочность на растяжение при изгибе бетона ручной укладки оказалась меньше, чем для вибрированного бетона.

Отклонения полученных результатов от среднего при испытании балок на изгиб достигают 80-25%; поэтому незначительное повышение прочности растяжению при изгибе у вибрированного бетона не дает права утверждать о преимуществе вибрированного бетона.

Показана кривая зависимости прочности растяжению при изгибе от водоцементного отношения. При этом отклонения индивидуальных результатов от среднего значительны.

Для практических целей при выборе предела прочности на растяжение при изгибе в зависимости от предела прочности при сжатии для вибрированного бетона можно пользоваться кривой.

Сцепление вибрированного бетона с арматурой

Сцепление арматуры с бетоном, уложенным вручную, было достаточно полно исследовано. Считают, что причинами, обеспечивающими совместную работу арматуры с бетоном, являются: сила сцепления арматуры с бетоном и силы трения, вызываемые усадкой бетона.

Сила сцепления арматуры с бетоном невелика, если исключить влияние усадки бетона. Однако опыты показывают, что сцепление арматуры с бетоном может быть достаточно большим даже в том случае, если нет усадки бетона, а наоборот, имеется разбухание, наблюдаемое при хранении бетона в воде или при изготовлении бетона на расширяющихся цементах. Поэтому нельзя объяснить сцепление арматуры с бетоном целиком усадочными явлениями. Повидимому, силы сцепления арматуры с бетоном могут быть достаточно большими.

Повышенная плотность жесткого бетона, уложенного вибраторами, по сравнению с бетоном ручной укладки ведет к улучшению сцепления арматуры с бетоном.

Указаны значения, относящиеся к укладке вручную, а в знаменателе ― вибрированием. Пределы прочности при сжатии бетона ручной укладки и вибрированного в первых пяти опытах почти одинаковы. Путем тщательной укладки бетонной смеси вручную с трамбованием можно получить 17 же степень уплотнения, что и вибрированием, независимо от подвижности бетонной смеси. Различие в степени уплотнения жестких бетонных смесей может быть большим, и соответственно прочность вибрированного бетона может быть выше прочности бетона, уложенного вручную. Это относится к жестким бетонным смесям с подвижностью по конусу в 0-0,5 см; в этом случае преимущества вибрированного жесткого бетона оказались особенно заметными.

Влияние способа укладки бетонной смеси на сцепление бетона с арматурой оказывается положительным при укладке жестких бетонных смесей с осадкой конуса, близкой к нулю. Показатель удобоукладываемости таких бетонных смесей находится в пределах 15-30 сек.

Для жестких бетонных смесей сцепление арматуры с вибрированным бетоном, особенно в раннем возрасте, выше, чем при бетоне ручной укладки.

Малоподвижные бетонные смеси

Малоподвижные бетонные смеси (осадка конуса 2-4 см), уложенные вручную или вибрированием, дают близкие значения сцепления. Аналогичные результаты получены А. И. Аваковым. Пластичные бетонные смеси с осадкой конуса 4,5-8,5 см, уложенные вибраторами, дают незначительно меньшее сцепление, чем бетоны, уложенные вручную.

Наблюдаемое иногда уменьшение сцепления арматуры с бетоном при применении подвижных бетонных смесей можно отнести за счет пузырьков воздуха, выделяющихся при вибрировании из пластичной смеси и осаждающихся на арматуре.

Пузырьки воздуха осаждаются и задерживаются на шероховатой поверхности стального стержня арматуры, особенно при вертикальном его расположении, что легко подтвердить опытом. Если определить омическое сопротивление участка бетона между двумя стальными стержнями, расположенными вертикально и горизонтально, то оказывается, что омическое сопротивление при вертикальном расположении стержней всегда больше, чем при горизонтальном расположении стержня, в особенности для пластичных смесей.

При горизонтальном расположении стержней большого диаметра или четырехгранной формы под ними также могут образоваться воздушные поры при вибрировании, что было установлено рентгеновскими снимками.

Увеличение силы сцепления протекает более интенсивно в раннем возрасте, особенно при хранении бетона в воде. Рост прочности бетона на сжатие отстает от роста сил сцепления бетона с арматурой, но иногда наблюдается более интенсивный рост прочности на сжатие.

При ранней распалубке важно знать, как нарастает сцепление бетона с арматурой. Результаты испытаний бетона в раннем возрасте состава 1:7 при В/Ц = 0,6 и подвижности 2 см на сцепление с арматурой.

Прочность бетона в двухдневном возрасте 50 кг/см², а сцепление бетона с арматурой составляет 7,9 кг/см², что обеспечивает надежную совместную работу бетона с арматурой при небольших сечениях (18 мм и менее). Прочность в возрасте 3 дней 78 кг/см², а сцепление бетона с арматурой 12 кг/см².

На основании этого можно сделать следующие выводы.

1. Сцепление арматуры с бетоном обусловливается двумя причинами: силами сцепления и давлением бетона на арматуру вследствие усадки. Влияние усадки для бетона на глиноземистом цементе больше, чем для бетона на портландцементе.

2. Увеличение сцепления арматуры с бетоном на быстро твердеющем цементе с возрастом не отличается от такового на портландцементе. Высокая прочность бетона на глиноземистом цементе в раннем возрасте сопровождается обычно высоким сцеплением с арматурой, которое увеличивается со временем.

3. Хранение бетона в воде ведет к увеличению сцепления с арматурой для бетона на портландцементе и к уменьшению для бетона на глиноземистом цементе по сравнению с бетоном воздушного хранения.

4. Уменьшение расхода цемента ведет к уменьшению сцепления.

5. Сцепление горизонтально расположенных стержней при ручной укладке бетона меньше, чем вертикальных.

6. Укладка жестких бетонных смесей вибраторами ведет к увеличению сцепления арматуры с бетоном по сравнению с ручной укладкой бетона. Сцепление арматуры с вибрированным бетоном составляет для жестких бетонных смесей (осадка конуса 0 см) 100-390% в шестидневном возрасте и 100-160% в месячном возрасте по отношению к сцеплению бетона ручной укладки; малоподвижные бетонные смеси с осадкой конуса 2-4 см при укладке их вручную или вибрированием имеют близкие величины сцепления.

Пластичные бетонные смеси

Пластичные бетонные смеси с осадкой конуса 4-9 см, уложенные вибраторами, имеют несколько меньшее сцепление, нежели уложенные вручную.

Для ориентировочных определений сцепления вибрированного бетона с арматурой можно считать, что сцепление составляет 0,1 от предела прочности при сжатии.

В производстве работ бывают случаи передачи колебаний через арматуру частично затвердевшему, но не имеющему достаточной прочности бетону. "Например, при бетонировании плит ребристого и безбалочного перекрытий, расположенных вблизи рабочего шва, арматура подвергается колебаниям при возобновлении работ после перерыва или на другой день. Также неизбежны колебания арматуры массива, бетонируемого слоями (стенки и потолки кессонов, днища и стенки шлюзов и т. д.).

Некоторыми инструкциями по производству бетонных работ с вибрированием запрещается касаться вибратором арматуры при бетонировании массивов в тех случаях, если эта арматура проходит в частично затвердевшем бетоне. Однако такое требование затрудняет производство работ.

Изучение влияния вибрирования арматуры на сцепление ее с бетоном было проведено со стержнями арматуры, заложенными в бетонные образцы, которые подвергали многократному вибрированию с интервалом 15 мин. в продолжение 10 час. Обычно арматура вблизи рабочего шва перекрытия может подвергаться повторному вибрированию один раз.

Влияние повторного вибрирования на сцепление арматуры с бетоном

В массиве, бетонируемом горизонтальными слоями, арматура также может быть подвергнута повторному вибрированию только один раз, так как колебания в арматуре, обжатой бетоном, затухают быстро и гаснут в пределах рабочего слоя. Поэтому выбранная методика испытаний была достаточно сурова. Сцепление стержней с бетоном в возрасте 28 дней в случае повторного вибрирования их в продолжение 7,5 часа оказалось на 75% больше, чем сцепление арматуры, не подвергавшейся повторному вибрированию.

Проверка полученных данных на частично затвердевшем бетоне дала более полные сведения о сцеплении арматуры с бетоном.

Явления, наблюдаемые при вибрировании арматуры, находящейся в частично затвердевшем бетоне, можно описать следующим образом. Вибрирование через 2 и 4 часа после укладки пластичной бетонной смеси (осадка 8,5 см) вызывает образование на 1,5 см вокруг стержней слоя цементного раствора и цементного молока; стержни при этом без особого усилия можно вытащить из бетона. Через 6 час. после укладки пластичной бетонной смеси слой цементного раствора вокруг стержня не образуется, но бетон при вибрировании стержня приходит в разжиженное состояние. Вибрирование арматуры через 18 час. после укладки вызывает образование вокруг стержня воздушной прослойки толщиной около 2 мм; стержень можно легко вытащить.

В случае применения малоподвижной бетонной смеси (осадка 4,5 см) и вибрирования стержней через 2 и 4 часа наблюдаемые явления аналогичны описанным. При вибрировании через 4 часа бетон уплотняется вокруг стержня и оседает, образуя углубление радиусом в 1-2 см. При вибрировании стержня через 6 час. после укладки бетона вокруг него образуется воздушный зазор в 1-2 мм, и стержень легко вытаскивается. Вибрирование арматуры через 18 час. после укладки бетона вызывает образование воздушного зазора вокруг стержня; стержень шатается, но вытащить его трудно.

При вибрировании арматуры через 6-18 час, границы которых зависят от подвижности бетонной смеси и свойства цемента, происходит нарушение сцепления арматуры с бетоном и вокруг стержня образуется небольшой воздушный зазор (1-2 мм).

Сцепление арматуры с бетоном через час после укладки, по-видимому, не нарушается. Сдвиг стержней в возрасте 6 дней составляет 85-99% от контрольных образцов, а в месячном возрасте 89-110%, т. е. находится в пределах точности испытаний. Учитывая, что опыты проведены с жесткой бетонной смесью, которая создает худшие условия, можно сделать вывод, что вибрирование арматуры через час после укладки бетонной смеси не нарушает сцепления арматуры с бетоном. Это значит, что при бетонировании после часового перерыва можно не принимать никаких мер предосторожности в отношении передачи колебаний арматуре, находящейся в незатвердевшем бетоне.

Вибрирование арматуры

Если арматуру подвергнуть вибрированию через 2 или 4 часа после укладки, то явления, сопровождающие вибрирование, для ― обоих случаев будут качественно одинаковы, но количественно разны (диаметр образовавшегося вокруг стержня слоя цементного раствора и глубина лунки). Сцепление при вибрировании через 2 и 4 часа для малоподвижных и пластичных хмесей и отчасти для жестких больше контрольных значений. При применении жесткой бетонной смеси (осадка 0, удобоукладываемость от 30 до 100 сек.) сцепление в шестидневном возрасте меньше контрольного и составляет 23-87%, но в месячном возрасте сцепление равно или больше контрольного (95-140%).

Для подвижных и пластичных бетонных смесей (осадка 2-8,5 см, удобоукладываемость от 22 до 5 сек.) в шестидневном возрасте сцепление составляет 101 ― 190%, а в месячном возрасте 118-190% от контрольных значений.

Вибрирование арматуры через 2 и 4 часа не ведет к уменьшению сцепления арматуры с бетоном в том случае, если укладываются малоподвижные или пластичные бетонные смеси.

Вибрирование арматуры через 6 и 18 час после укладки для малоподвижных бетонных смесей (осадка 4,5 см) вызывает образование вокруг стержня воздушного зазора, и стержень легко вытаскивается. В случае укладки пластичных бетонных смесей (осадка 8,5 см) такое же явление наблюдается при вибрировании арматуры через 18 час. Сцепление арматуры с бетоном при вибрировании через 6 час. в шестидневном возрасте составляло 84-160%, а в месячном возрасте 90-147% от контрольных значений.

При укладке жесткой бетонной смеси (осадка 0, удобоукладываемость 100 сек.) сцепление арматуры с бетоном в месячном возрасте составляло 49% от контрольного.

Восстановление сцепления арматуры с бетоном при повторном вибрировании через 6 час. жестких бетонных смесей происходит за счет усадочных явлений. Образцы с нарушенным сцеплением при вибрировании через 6 час. к шестидневному возрасту имеют сцепление в 84-95%, а к месячному возрасту 90-96% от контрольного.

Повторное вибрирование арматуры через 18 час. после укладки нарушает сцепление арматуры с бетоном и ведет к полной потере прочности при сдвиге. В пластичной бетонной смеси (осадка 5-8,5 см) сцепление в возрасте шести дней составляло 50-64%, а в месячном возрасте 31-77%.

Если восстановление сцепления стержней происходит за счет усадки бетона, то на абсолютную величину сцепления должно влиять сечение образцов. В тонкой плите, арматура которой заложена с одной стороны на расстоянии 1-2 см от поверхности, усадочные явления не будут способствовать восстановлению на-рушенного повторным вибрированием сцепления.

Для проверки влияния сечения образца на сцепление арматуры с бетоном были изготовлены призмы сечением 10X10 см, длиной 20 см с заложенными внутри их стержнями диаметром 12 мм. Бетонная смесь была взята состава 1:2,83:4,6 при В/Ц=0,7, подвижность 1 см по конусу. Часть образцов была подвергнута повторному вибрированию арматуры спустя 6 час. после укладки, а другая часть спустя 18 час.

Нарушенное вибрированием арматуры спустя 18 час после укладки бетонной смеси сцепление уже не восстановилось, и стержни в возрасте 30 дней не имели сцепления. Поэтому необходимо соблюдать осторожность и не допускать вибрирования арматуры в тонких элементах в поздние сроки после укладки бетона.

Сцепление арматуры с бетоном для бетонной смеси подвижностью 0 см (удобоукладываемость 38 сек.) изучали на образцах спустя 2, 4, 6, 18, 42 и 66 час. после изготовления.

Вибрирование арматуры спустя 2 и 4 часа после укладки также вызывает увеличение сцепления, что объясняется уплотнением бетонной смеси вокруг стержня. Сцепление при вибрировании спустя 6 час. после укладки оказывается- равным контрольному. Вибрирование арматуры через 18 и 42 часа после укладки нарушает сцепление арматуры с бетоном. Вибрирование арматуры спустя 66 час. после укладки незначительно уменьшает сцепление арматуры с бетоном.

Чтобы сцепление бетона с арматурой не уменьшалось, необходимо бетон выдержать в спокойном состоянии в период между 6 и 66 час. после укладки. Для бетонов, изготовленных на других цементах и другого состава, эти сроки будут другими.

Интенсивность колебаний, сообщаемых стержню, должна отразиться на результатах. Возможно, что менее интенсивное вибрирование позволило бы снизить верхний предел выдерживания бетона в спокойном состоянии.

При необходимости вибрировать арматуру в поздние сроки нужно тщательно учитывать все условия, влияющие на сцепление арматуры с бетоном, как-то: интенсивность колебаний, возраст бетона, вид цемента, состав бетона, подвижность бетонной смеси, сечение элемента и расположение арматуры.

Усадка и разбухание вибрированного бетона

Связь между объемными изменениями бетона и содержанием воды в цементном камне, которое предопределяет объемные изменения бетона, подвергалась тщательному изучению.

Вода, находящаяся в цементном камне, может быть условно разделена на свободную (испаряющуюся), полусвязную (поглощенную гелем цемента) и связанную. Часть связанной воды в процессе карбонизации переходит в полусвязанную воду; это так называемая вода карбонизации, которая составляет 0,4 от веса . поглощенного известью углекислого газа (СОг).

Связь воды с минералами цемента может быть как химическая (кристаллизационная и конституционная вода), так и физическая (пленочная вода). На усадку бетона влияет конституционная и пленочная вода. Цементный камень уменьшается или увеличивается в объеме в зависимости от того, в какой степени он теряет или приобретает полусвязаипую воду. Объемные изменения происходят в результате нарушения равновесия сил притяжения жидкости и твердой фазы и капиллярного натяжения, действующих в слое абсорбированной на поверхности цементных зерен воды, а также в результате обезвоживания геля силиката кальция.

Эти объемные изменения бетона обратимы; количество связанной воды увеличивается с возрастом при влажном хранении и остается почти постоянным при хранении в сухих условиях. Количество связанной воды увеличивается с увеличением водоцементного отношения. Чем выше водоцементное отношение и чем раньше цементный камень подвергнут высушиванию, тем больше потеря воды. Увеличение объема цементного камня во влажной среде зависит от количества связанной воды. Чем выше водоцементное отношение и чем больше цементного камня в бетоне, тем больше увеличение объема.

На усадку бетона влияют расход цемента, содержание воды, количество мелкого заполнителя, вид цемента и тонкость помола его, температурные и влажпостные условия твердения бетона, время твердения бетона. По данным проф. Ю. А. Нилендсра. собственно усадка в возрасте 45-50 суток составляет 0,15- 0,2 мм. Обычно наблюдаемая суммарная усадка цементного камня в возрасте 20 суток составляет для портландцемента 0,63 мм/м, портландцемента с добавкой трепела 0,49 мм/м и нуццоланового портландцемента 0,92-1,07 мм/м. Вид гидравлических добавок по-разному влияет на усадку и набухание цементного камня. По данным Бутта, введение трепела в цемент Брянского завода увеличивает набухание и мало влияет на усадку, а введение трасса в цемент новороссийского завода почти не изменяет набухания, но увеличивает усадку. Имеются сведения о том, что введение каменной муки в бетон при 0,55 и расходе цемента 300 кг/м? не изменяет усадки.

Опыты, проведенные в ЦПИПС, с определением усадки при помощи оптического компаратора, показали, что отмеченные расхождения в абсолютных значениях усадки возникают в начальном моменте отсчета.

Показаны две кривые усадки бетона одного состава 1:2,79:4,96 при В/Ц = 0,7, одна из них / получена при начале отсчета через сутки после изготовления, а вторая 2 немедленно после изготовления. Абсолютная величина усадки зависит от принятого условного нуля.

Уменьшая содержание воды в бетоне, а это возможно при укладке бетона вибрацией, можно значительно уменьшить усадку бетона. Также влияет уменьшение количества цемента. Плотный бетон вследствие малого количества пор обладает малой усадкой. Пористые заполнители, обладающие развитой поверхностью, дают бетон с большой усадкой. Сокращение количества цементного теста в бетоне уменьшает усадку бетона. Для уменьшения усадки бетона необходимо применять заполнители хорошего гранулометрического состава с малым содержанием песка в смеси, сокращать расход цемента и применять жесткие бетонные смеси.

При укладке жесткой бетонной смеси вибраторами усадка бетона уменьшается примерно вдвое против усадки бетона ручной укладки за счет увеличения содержания крупного заполнителя с соответствующим уменьшением количества цементного теста при том же В/Ц.

Усадка для бетонов одного и того же состава и способа уплотнения обусловливается различием в температурно-влажностных условиях. Как изменяется усадка бетона одного состава при нахождении его в условиях воздушного хранения, во влажной среде и при водном хранении. Особенно к сильно развиты объемные изменения у расширяющегося цемента, которые в значительной степени зависят от условий твердения бетона. Кривые усадки бетона при немедленной распалубке образцов и спустя несколько часов после изготовления для бетона с В/Ц = 0,7. Здесь же показаны кривые усадки для бетона состава 1 : 2,8 : 4,95 при В/Ц = 0,6, уложенного штыкованием и вибрированием. Для ориентировочного определения усадки вибрированного бетона, который хранился 7 дней в условиях атмосферной влажности, а затем при температуре 21,5° и 50% относительной влажности воздуха, можно пользоваться кривыми.

Уменьшение усадки бетонного образца может не сопровождаться уменьшением усадочных напряжений в армированном бетоне. Причинами низких усадочных напряжений в пластичном бетоне являются, во-первых, низкое значение модуля упругости, а во-вторых, большая ползучесть бетона под нагрузкой. Напряжения, вызываемые разбуханием бетона, находящегося в воде, значительно меньше, чем те, которые вызываются усадкой, поэтому первыми можно пренебречь. В больших массивах с достаточно плотным бетоном усадка бетона проникает не глубоко. Считают, что она сказывается примерно на глубину 10 см; поэтому усадочные трещины, если они появились, должны находиться близко друг от друга, так как каждая образовавшаяся трещина разгружает прилегающий участок от растягивающих напряжений на небольшом расстоянии.

Меры борьбы с усадочными трещинами в бетоне

Меры борьбы с усадочными трещинами заключаются в уменьшении расхода цемента и количества воды, в выборе хорошего гранулометрического состава заполнителей с минимальным содержанием песка и в равномерном уплотнении бетона для обеспечения его однородности. Усадочные напряжения в массиве слагаются обычно с температурными напряжениями вследствие охлаждения наружной поверхности бетона. Температурные напряжения проникают на большую глубину, нежели усадочные, поэтому расстояние между температурными трещинами может быть больше, чем между усадочными. Анализ условий образования трещин в массивных бетонных блоках дан в работе проф. А. А. Гвоздева.

Для борьбы с температурными трещинами необходимо применение цемента с малым тепловыделением, уменьшение содержания цемента в бетоне, ограничение высоты бетонируемого слоя, размеров блока и скорости бетонирования, искусственное охлаждение массивов, устройство швов расширения, предупреждение от быстрого понижения температуры путем подогрева, бетонирование при низкой температуре.

Водопоглощение, водонепроницаемость, морозостойкость и долговечность вибрированного бетона

Обычно долговечность и морозостойкость бетона связывают с его водопоглощением. Считают, что чем меньше водопоглощение бетона, тем он более долговечен. Бетон, поглощающий малое количество воды, не разрушается от внутреннего давления замерзающей воды.

Если в бетоне лишь 75% пор заполнено равномерно водой, то он почти не прстерневает изменений при попеременном замораживании и отгаивании. При дальнейшем насыщении водой морозостойкость бетона резко уменьшается. Водопоглощение вибрированного бетона составляет 3% по весу против 7% для бетона ручной укладки. Водопоглощение бетона уменьшается с увеличением содержания цемента и с уменьшением водоцементного отношения. Поглощение воды предварительно нагретыми образцами вибрированного бетона через 48 час. после погружения в воду составляло от 1,78 до 3,36% по весу.

Водопроницаемость вибрированного бетона меньше, чем бетона ручной укладки при постоянном водоцементном отношении. Вибрированный бетон состава 1:10 не давал течи при давлении в 2,8 ати после пребывания бетона под давлением 40-50 час. Давление в 5 ати в течение 5 дней при расходе це-мента в 375 кг/м³ характеризовалось проникновением воды на глубину 3 см для вибрировашюЕО и 2 см для центрифугированного. Указано количество воды, прошедшей через бетонный образец, при расходе цемента в 250 кг/м³ после 4 суток нахождения бетона под давлением в 8 ати.

Водопроницаемость бетона зависит не только от водоцементного отношения, но и от максимальной крупности заполнителя. Цемент и заполнители способны удержать определенное количество воды.

В процессе укладки бетонной смеси тяжелые частицы, осаждаясь вниз, вытесняют воду. Крупные частицы занимают положение устойчивого равновесия, а в пустотах между ними оседают более мелкие частицы. Вытесняемая вода остается под крупными заполнителями и затем, испаряясь, образует воздушные поры. Эти воздушные поры наряду с более мелкими микроскопическими каналами в цементном камне образуют фильтрационный путь, по которому протекает вода. С увеличением крупности заполнителя условия образования воздушных пор облегчаются, и бетон становится более водопроницаемым.

Результаты определений водопроницаемости вибрированного бетона на портландцементе марки 300, состава по весу 1:8 и 1:6,5 при различных В/Ц в образцах высотой 100 мм, в различном возрасте. Образцы запрессовывались в конусообразные формы с заливкой стыка варом.

Давление воды постепенно увеличивали ступенями в 1, 2, 3, 4 и 5 через соответствующие отрезки времени 1, 2; 2,2 и 2 часа. Полное время испытания образца составляло 8 час. Бетон, водопроницаемый в раннем возрасте, становится менее водопроницаемым в более поздние сроки твердения. Водоцементное от-ношение влияет на водопроницаемость бетона, что видно из сравнения двух составов 1:8 на щебне при В/Ц = 0,65 и В/Ц = 0,7.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона в большой степени зависит от степени насыщения пор водой и скорости охлаждения Для известняков, например, по данным проф. Б. В. Залесского. критическое насыщение составляет 80%. Однако и при незначительном среднем насыщении водой может возникнуть местное обогащение водой выше критического (например, при охлаждении стенок), что приведет к уменьшению морозостойкости. Температура замерзания воды в капиллярах разного диаметра различна. Для известняка температура замерзания воды в капиллярах -60°.

Для замораживания образцов их нужно выдержать при низкой температуре в течение нескольких часов. При повторном замораживании переохлажденная вода легче переходит в лед. Чем меньше степень водонасыщения, тем труднее замерзает вода. Быстрое охлаждение действует более разрушительно, чем медленное замораживание. Понижение модуля упругости известняка после трех медленных охлаждений было 5-10%, а после одного быстрого замораживания до 60-80%.

Из-за большой плотности вибрированный бетон становится водонепроницаемым и менее поглощает воду, причем соответственно улучшается его морозостойкость. Вибрированный бетон состава 1 : 10 выдерживал 150 циклов переменного замораживания и оттаивания и при этом имел прочность 91-95% от пер-воначальной. Оценить долговечность бетона по числу циклов замораживания и оттаивания довольно трудно. Считают, что 4 цикла замораживания и оттаивания в течение 6 час. эквивалентны одному году службы бетона в сооружении.

По данным проф. Б.В. Залесского, известняк из сооружения, выстроенного русским зодчим Казаковым в 1776-1784 гг. и простоявшего 160 лет, не выдерживал стандартного испытания на морозостойкость в 25 циклов. Эти испытания выдерживали лишь образцы с прочностью 121 ― 135 кг/см2.

Морозостойкость вибрированного бетона далеко превосходит стандартное 25-кратное замораживание. Приведены результаты испытаний вибрированного бетона составов 1 : 6,5 и 1 :8 при В/Ц = 0,55 и 0,6. Подвижность бетонной смеси первого состава была 8,5 см, а второго- 1,5 см.

После 150 циклов замораживания и оттаивания наблюдается значительный прирост прочности, особенно для бетона в раннем возрасте. Предел прочности бетона, подвергнутого 150-кратному замораживанию и оттаиванию, возрос почти на 100% для бетона, замороженного в возрасте 6 дней. Происходит это вследствие роста прочности в периоды оттаивания бетона. Морозостойкость вибрированного бетона вследствие его плотности превосходит морозостойкость обычного бетона.

Механизм разрушения бетона при замораживании, несмотря на большое количество работ в этой области, недостаточно изучен, но основные факторы, влияющие на степень морозостойкости бетона, установлены. Вода в насыщенном цементном камне замерзает при изменениях температуры ниже нормальной точки замерзания. Происходит это из-за различного сечения капилляров и различного характера связи воды и твердой фазы цементного геля.

Капиллярная вода замерзает в крупных капиллярах; вода геля, прежде чем замерзнуть, перемещается в капилляры. Количество льда в замороженном цементном камне зависит от температуры.

Количество замерзшей воды и температура таяния зависят от наличия в воде, насыщающей цементный камень, растворенных веществ ― солей или щелочей. В цементном камне температура точки таяния льда или замерзания воды зависит не только от наличия растворенных веществ, но и от степени насыщения; чем ниже степень насыщения, тем ниже и точка таяния. Вся испаряющаяся вода из бетона замерзает, но для замораживания всей воды в бетоне требуется температура -78°. Можно считать, что количество замерзающей воды равно капиллярной воде. Следовательно, плотный цементный камень, не содержащий капиллярных пор, не будет замерзать. Так обстояло бы дело, если бы влага не мигрировала от теплых слоев к наружным охлаждаемым слоям. При наличии термодиффузии в связи с насыщением влагой наружных слоев процесс охлаждения бетона начинается с наружной поверхности. Для повышения морозостойкости в цементный камень вводятся тонкодисперсные замкнутые воздушные поры при помощи воздухововлекающих добавок; частично замерзая в этих порах, вода не производит разрушающего действия на стенки пор.

Морозостойкость материалов и бетона определяется стандартным способом, хотя и условным, но оправдавшим себя на практике.

В последнее время получает распространение способ оценки морозостойкости при помощи прибора резонансной частоты. Прибор вызывает вынужденные колебания защемленного одним концом бруса, совпадающие с собственной частотой колебаний бруса, что устанавливается по моменту нарастания амплитуд колебаний. Зная частоту собственных колебаний, находят модуль упругости материала. Опыты показывают, что динамический модуль упругости материала существенно изменяется в процессе испытания на морозостойкость, поэтому этот способ рассматривают как наиболее прогрессивный и наиболее объективный.

Прочность на истирание и удар вибрированного бетона

Наиболее изнашиваемой частью бетона является раствор. Поэтому, если в бетоне имеется избыток раствора и он при укладке и сглаживании бетона выступает на поверхность, то этим увеличивается изнашиваемость бетона.

Вибрированный бетон имеет большую плотность и изготовляется с меньшим содержанием песка, поэтому он лучше сопротивляется изнашиванию, чем бетон ручной укладки. Испытания на изнашиваемость вибрированного бетона показали, что сопротивление бетона изнашиванию улучшается с увеличением крупности заполнителя и с уменьшением водоцементного отношения.

Опыты, проведенные в ЦНИПС, показали, что вибрированные плиты менее изнашиваются, чем плиты ручной укладки и даже чем плиты, прессованные под давлением 150-300 кг/см².

Для проверки прочности вибрированного бетона на удар были проведены опыты с бетоном состава 1:7 при В/Ц = 0,6 и подвижностью бетонной смеси 2 см. Плиты 20x20x10 см испытывали на удар по стандарту. Показателем прочности бетона на удар служит работа, отнесенная к 1 см² поверхности плиты.

Прочность бетона на удар в трехдневном возрасте составляла 68% от прочности бетона в шестидневном возрасте. При производстве бетонных работ возникает вопрос, какова должна быть прочность бетона на удар при распалубке.

Бетонная плитка размером 30x30x3 см имела прочность на удар 0,4-0,8 кг/см². Учитывая размеры строительных конструкций, можно считать, что, вибрированный бетон будет иметь достаточную прочность на удар при наличии предела прочности при сжатии в 50-60 кг/см2.

В раннем возрасте вибрированный бетон хорошо сопротивлялся ударной нагрузке, что характеризуется данными,.

Рост прочности вибрированного бетона со временем необходимо знать для того, чтобы правильно назначить сроки распалубки. Обычно считают, что рост прочности бетона ручной укладки менее интенсивен, чем вибрированного бетона, и относят это за счет меньшего водоцементного отношения, применяемого в вибрированном бетоне.

Опыты были проведены над бетонами прочностью от 80 до 200 кг/см2, изготовленными на трех портландцементах и на одном пуццолановом портландцементе, подвижностью от 0 до 5 см. Результаты испытаний бетона.

Вибрированный бетон набирает 25% своей месячной прочности в возрасте 1,5-1,8 дня. Более подвижная бетонная смесь достигает 25% своей месячной прочности в возрасте 3-3,5 дней. Пластичная вибрированная бетонная смесь не отличается по интенсивности роста прочности от бетона, уложенного вручную. Уменьшить сроки распалубки боковых щитов возможно при применении жесткой бетонной смеси.

Сроки распалубки

Распалубка плит пролетом менее 2,5 м производится по достижении бетоном 50% от заданной марки, т. е. через 7-8 дней после укладки. При укладке жесткой бетонной смеси в плиты распалубку их можно произвести спустя 3-4,5 дня после укладки. Распалубку несущих конструкций можно произвести спустя 5-14 дней после укладки в зависимости от примененного состава бетона и его подвижности.

Указанные сроки распалубки относятся к нормальным условиям твердения бетона, изготовленного на портландцементах активностью 250-300 кг/см2.

Верхние пределы срока распалубки одинаковы для бетона ручной укладки и вибрированного, а нижние пределы для вибрированного бетона меньше.

Бетон на пуццолановом портландцементе медленно набирает прочность в раннем возрасте. Результаты испытаний бетонов на пуццолановом портландцементе. Сроки распалубки конструкций, изготовленных на портландцементе, меньше, чем сроки распалубки конструкций, изготовленных на пуццолановом портландцементе. При бетоне на пуццолановом портландцементе при нормальных условиях твердения распалубку боковых щитов можно производить спустя 6 дней после укладки, а распалубку плит пролетом менее 2,5 м ― спустя 11 ― 14 дней после изготовления. Сроки распалубки несущих кон- . струкций 17-20 дней. Применять пуццолановый портландцемент в тех сооружениях, где это связано со сроками распалубки и не вызвано специальными требованиями, нецелесообразно.

Сроки распалубки железобетонных конструкций могут быть сокращены за счет:

а) учета работы различных элементов и условий их загружения;

б) применения быстро твердеющих цементов, допускающих распалубку элементов через 24 часа после бетонирования;

в) применения более совершенных способов изготовления, укладки и последующих условий твердения бетона (вакуумирование и тепловая обработка).

Рост прочности вибрированного бетона и сроки распалубки устанавливались в соответствии с Техническими условиями на производство общестроительных работ 2010 г. В ТУ имеется указание на то, что при более ранней распалубке рекомендуется производить проверку расчетом, в результате чего устанавливается, что под действием нагрузок наличие запаса прочности в конструкции не ниже предусмотренного проектом. Такой подход к определению срока распалубки вполне оправдан, если учесть возможность недостаточно тщательного контроля качества применяемого материала, условий приготовления и последующего твердения бетона.

Современные достижения в расчете конструкций и технологии бетона позволяют сократить сроки распалубки ребристых и безбалочных перекрытий. Для ускоренной распалубки необходимо использовать излишние резервы средне- и мало-армированных изгибаемых конструкций, более быстрый рост прочности вибрированного бетона со временем, особенно для цементов высокой активности и жестких бетонных смесей, а также учитывать условия дальнейшей монтажной и эксплуатационной нагрузок конструкций.

Процент армирования плит

Несущая способность слабо-армированных железобетонных плит в малой степени зависит от прочности бетона. У слабо-армированных плит разрушение происходит не от разрушения бетона сжатой зоны изгибаемого элемента, а вследствие достижения арматурой предела текучести или предела прочности при растяжении. Влияние прочности бетона на несущую способность железобетонных плит.

Процент армирования плит обычно не превышает 0,5-0,75%. С уменьшением прочности бетона со 100 до 50 кг/см² (в 2 раза) несущая способность плиты, армированной 0,5% арматуры, уменьшилась с 90 до 82% от максимальной прочности бетона (300-350 кг/см²), если подсчет несущей способности плит производить по формуле

Для проверки того, насколько близко несущая способность соответствует теоретической [подсчитанной по формуле]. автором в ЦНИПС были испытаны две серии плит со слабым и сильным армированием, которые показали, что для плит со слабым армированием (а = 0,07-0,09), арматура которых имела низкое напряжение при пределе текучести и развитую площадку текучести с последующим упрочнением, расчетный изгибающий момент оказался несколько меньше экспериментального. Для плит же со средним процентом армирования (а = 0,17 ― 0,24) теоретические моменты оказались несколько больше экс-периментальных. Увеличение предела прочности при сжатии с 166 до 225 кг/см2 увеличило несущую способность плит на 12-15%.

Плиты размером 220x50x8 см, армированные 8 стержнями диаметром 6 мм, испытывали в возрасте 2 и 6 дней. Плита двухдневного возраста с прочностью бетона 74 кг/см²разрушилась при моменте 0,432 тм, что совпало с теоретическим значением 0,427 тм. С увеличением прочности бетона к 6 дням до 138 кгсм² несущая способность плиты увеличилась с 0,432 до 0,523 тм.

Плита выдержала равномерно распределенную нагрузку в 650 кг/м², не обнаружила трещин и разрушилась при нагрузке в 950 кг/м². Учитывая, что собственный вес плиты составляет примерно 200 кг/м², в момент распалубки, спустя три дня после бетонирования, имели бы не менее как четырехкратный запас прочности. Несущая способность плиты в возрасте двух суток при прочности 60 кг/см² оказалась равной 70% от несущей способности плиты шестидневного возраста, в то время как предел прочности при сжатии составлял 44%. Действительные моменты мало отличаются от теоретических, что убеждает в применимости формулы для бетона в раннем возрасте.

Если принять, что полная распалубка плит может быть произведена при наличии 70% несущей их способности, а не предела прочности при сжатии, то плиты с прочностью бетона в 60 кг/см² удовлетворяют этому условию. Для полной распалубки плиты с учетом собственного веса и нагрузки от рабочих и материалов нет необходимости в 70% несущей способности, так как момент появления первой трещины соответствует равномерно распределенной нагрузке в 650 кг/м² при собственном весе плиты 200 кг/м².

Влияние прочности бетона на несущую способность балок при разных процентах армирования

При обычно применяемом армировании в пределах от 0,8 до 1,5% уменьшение прочности бетона со 100 до 50 кг/см² снижает несущую способность балки с 90 до 78%.

Опыты с бетоном в раннем возрасте прочностью от 44 до 200 кг/см² при 0,71% армирования показали, что если принять несущую способность балки с бетоном прочностью 120 кг/см² за 100%, то несущая способность балки с прочностью бетона в 44 кг/см² оказывается равной 90-93%; при изменении прочности бетона при сжатии от 44 до 200 кг/см² при 0,71% армирования несущая способность балок изменялась в пределах ±10%.

В балках с отогнутыми стержнями большого диаметра, расположенными у боковых поверхностей, изучалась возможность смятия бетона раннего возраста под отгибами арматуры. Обнаружить смятие под отгибами арматуры при прочности бетона в 51 и 59 кг/см² не удалось. Для проверки возможности смятия бетона под крюками арматуры были испытаны балки сечением 18x30 см с 3% арматуры со свободными концами балок над опорами в 10 и 30 см.

При недостаточной заделке арматуры, т.е. при свободном конце балки над опорой в 10 см независимо от прочности бетона (52 и 104 кг/см2), происходит смятие бетона под крюками арматуры. Наличие свободного конца в 30 см не дает смятия под крюками и при низкой прочности бетона. Несущая способность балки с прочностью бетона 52 кг/см2 при заделке арматуры в 30 см составляла 70% от несущей способности балки из бетона прочностью 104 кг/см2. Хорошая заделка концов балок исключает опасность смятия бетона под крюками арматуры. Для арматуры периодического профиля условия работы в бетоне более благоприятны.

При эксцентриситете силы, выходящем за пределы ядра сечения, внецентренно сжатые элементы можно рассчитать как изгибаемые, относя момент внешних сил к оси, проходящей через центр арматуры. Влияние прочности бетона на несущую способность внецентренно сжатого элемента с большим эксцентриситетом окажется незначительным так же, как и для изгибаемых балок.

При небольшом эксцентриситете внешней силы, не выходящем за пределы ядра сечения, влияние прочности бетона на несущую способность такое же, как для центрально сжатых элементов. Наибольшее влияние прочности бетона на несущую способность имеет место при среднем эксцентриситете (работа В. В. Макаричева).

Опыт ускоренной распалубки показал, что ребристые и безбалочные перекрытия, распалубленные при прочности бетона в 50-60 кг/см², дают прогибы от собственного веса в пределах от 1/8 000 до 1/10 000 пролета. Эти прогибы включают в себя и пластические деформации в течение первых суток после распалубки.

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)