Загальні властивості важкого бетону.

Важкий бетон є основним представником конструкційних бетонів. Головні вимоги до нього: задані міцність та стій­кість в експлуатаційних умовах.

Міцність — здатність матеріалу чинити опір зовнішнім механічним зусиллям. Властивості компонентів бетону й конгломератний харак­тер його структури зумовлюють вищу міцність при стиску, ніж при інших видах деформації.

Внаслідок багаторічних експериментальних досліджень вчених міцність бетону на стиск в узагальненому вигляді визначають за фор­мулою:

Основна функціональна залежність

тобто головні фактори міцності бетону — це міцність цементу та В/Ц - відношення.

Пряма пропорційна залежність міцності бетону від активності (фактичної міцності) цементу, тому наве­дену формулу називають законом водоцементного відношення.

Це положення можна підтвердити таким формально-логічним числовим при­кладом використання формули.

На запитання про те, чи збільшиться міцність бетону із збільшенням витрати цементу, не можна відповісти однозначно «так».

Нехай в обох варіантах:

А = 0,6,

R_ц = 400 кгс/см²,

в першому Ц =200кг/м³, В = 100 кґ/м³,

у другому Ц = 300 кг/ м³, В =150 кг/ м³.

Тоді:

1) R_б = 0,6. 400 кґ/м³;

2) R_б = 0,6. 400 кґ/м³

тобто міцність бетону не змінюється, оскільки не змінюється вивчення В/Ц. А якщо не збільшувати витрату води, то зменшиться В/Ц і зросте міцність бетону.

3 цих причин склад бетону проектують, як правило, розрахун­ково-експериментальними методами з використанням пробних замісів. До менш значущих, ніж R _ц та В/Ц, факторів, що також впливають на міцність бетону, належать вид цементу та якість заповнювачів: (форма, характер поверхні). За інших незмінних умов міцність бетону на щебені на 10...15 % вища, ніж на гравії.

Практично міцність бетону в проектному віці визначають як гра­ницю міцності при стиску зразків-кубів з довжиною ребра 150 мм після зберігання в стандартних умовах. Розмір зразка залежить від найбільшої крупності заповнювача, яка може бути приблизно в 3 ра­зи меншою, ніж ребро-куба. Якщо розмір ребра відрізняється від стандартного (150 мм), то вводять відповідні масштабні коефіцієнти. У разі випробувані на розтяг при вигині виготовляють балки-призми, а для випробувань на осьовий розтяг — так звані «вісімки».

Міцність бетону характеризується марками:

на стиск — М100, 150, М200, М250, М300, М350, М400, М50р, М600;

на розтяг при вигині — М15, М20, М25, М30, М35, М40, М50, М55.

З цих позначень видно, що міцність при розтягу в кілька разів (до 10 і більше) нижча, ніж міцність при стиску. Марка—це округлена до найближчого встановленого нормативним документом меншого значення середня границя міцності, кгс/см². Проте цей показник ще не дає достатньо повного уявлення про міцність бетону при великих обсягах виробництва. Зміни міцності цементу, якості заповнювачів, відхилення в дозуванні компонентів, порушення в технології бетонування на прак­тиці нерідко призводять до неоднорідності структури бетону і, отже, до коливання його властивостей. Тому більш вірогідний висновок формується за оцінкою коефіцієнта варіації V, що дорівнює відношенню середнього квадратичного окремих результатів визначення міцності до середньої міцності бетону. Чим менше його значення, тим однорідніший бетон за властивостями. Нормативний коефіцієнт варіації для важкого бетону становить 13,5 %.

Стандартною характеристикою, яка гарантує одержання заданої міцності бетону, визначається клас бетону — числова оцінка, взята гарантованою забезпеченістю (звичайно 0,95). Це означає, що встановлена класом властивість забезпечується не менш як у 95 випадках із 100. Така оцінка можлива за досить великої кількості випробувань. Установлено такі класи важкого бетону:

за міцністю на стиск, МПа:

В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60;

за міцністю на осьовий розтяг, МПа:

В0,8; В1.2; В1,6; В2,0; В2,4; В2,8; В3,2.

Щоб перейти від класу бетону до його середньої міцності (МПа) для зразків 15х15х15см при нормативному коефіцієнті варіа­ції 13,5 %, застосовують формулу

Деформації бетону — це його здатність змінювати розміри під впливом внутрішніх процесів чи зовнішніх факторів. Під впливом внутрішніх фізико-хімічних процесів можуть відбуватися усадка чи набухання, зумовлені вологовмістом бетону.

Усадка виявляється в скороченні розмірів бетонного елемента, коли він твердне в повітряно-сухих умовах, і складається з вологової, контракційної та карбонізаційної складових. У сумар­ній усадці основну частку становить вологова, спричинювана пере­міщенням та випаровуванням води яка ще не увійшла у взаємодію з тверднучим цементом.

Контракційна частка усадки спричинюється тим, що об'єм новоутворень цементного каменю менший, ніж об'єм мінералів, які вступають у реакцію.

Карбонізаційна частка усадки зумовлюється наявністю вуглекислого газу в повітрі й тому іде з поверхні в глибину тверднучого бетону.

Природно, що найбільшу усадку має цементний камінь, оскільки заповнювачі власної усадки не мають. З цієї причини жорсткий «скелет» із заповнювачів чинить опір загальній усадці бетону. Проте явище усадки — властивість негативна. Чим більша витрата цементу в бетоні і чим вищим є В/Ц - відношення, тим більша усадка, і навпаки.

Набухання — це явище, протилежне усадці. Воно полягає у збільшенні об'єму бетону при зволоженні або прямому контакті з водою. Кількісно набухання пов'язане з тими самими факторами (Ц і В/Ц), що й усадка, але за абсолютними значеннями в кілька разів нижче.

Повзучість — це здатність бетону до збільшення деформації при
тривалій дії сталого навантаження. Повзучість залежить від виду цементу, природи заповнювачів, складу бетону, умов роботи бетону у виробі чи конструкції. Чим менша витрата цементу й нижче В/Ц-відношення, тим менша пов­зучість.

Наслідком повзучості є релаксація — перерозподіл напружень у бік їх зниження. У цьому виявляється позитивний бік релаксації. Проте, наприклад, у попередньо напружених залізобетонних кон­струкціях релаксація знижує студінь натягу арматури, що небажано.

Щільність бетону істотно впливає на його стійкість у різних експлуатаційних умовах. У міру того як бетонна суміш перетворюється на бетон, щільність конгломератної системи зменшується за рахунок випаровування «зайвої» води, на місці якої утворюються пори - капіляри. Щільність бетону підвищується за рахунок максимально можливого упакування заповнювачів — відповідним добором зернового складу, зменшенням В/Ц-відношення, особливо якщо використовуються пластифікатори. Максимально щільний затверділий важкий бетон показує пористість 2...З %.

Водонепроникність бетону пов'язана з його щільністю та струк­турою і залежить від проникності цементного каменю, заповнювачів і контактної зони між ними. Однорідність складу, дрібнозернис­та структура при максимальному ущільненні забезпечують затвер­ділому бетону високу водонепроникність.. Підвищити водонепроникність бетону можна, увівши в суміші гідрофобно-пластифікуючі або ущільнювальні добавки.

Морозостійкість бетону є непрямим показником його довговічності. Висока морозостійкість особливо важлива для бетону, який зазнав в експлуатаційних умовах навперемінного заморожування й від­тавання в насиченому водою стані. Ця властивість зумовлюється якістю застосовуваних компонентів і утворюваною при твердінні структурою, зокрема капілярно-пористою.

Підвищенню морозостійкості сприяють зниження В/Ц - відношення до 0,5...0,4, уве­дення в суміш ґідрофобно-пластифікуючих добавок, інтенсивне ущіль­нення при вкладанні.

За морозостійкістю важкий бетон поділяють на марки:

F 75; F 100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F 800 і F 1000.

Контрольні запитання

1. Назвіть основну класифікацію важких бетонів.

2. Які основні фази бетонної суміші?

3. Які фактори регулюють легкоукладальність бетону?

4. Від яких факторів залежить міцність бетону?

5. Що таке деформація бетонів, назвіть її види?

Література

1. Кривенко П.В., Пушкарьова К.К., Барановський В.Б. та інші - Будівельне матеріалознавство: Підручник.- К.: ТОВ УВПК “Ексоб”, 2004. – 704 с., с..

2. Кривенко П.В., Барановський В.Б., Безсмертний М.П. та інші - Будівельні матеріали: Підручник.- К.: Вища школа, 1993. – 389 с., с.138-162.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: