ОСНОВНОЙ ЗАКОН ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Бетон работает под нагрузкой как единый композиционный ма­териал, и в формировании его прочности участвуют цементный ка­мень (матрица), зерна заполнителя и контактный слой между ними. Иными словами, прочность бетона зависит от прочности составля­ющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. Прочность заполнителя (песка, щебня, гравия) в тяжелом бетоне, как правило, выше заданной прочности бетона, поэтому мало влия­ет на последнюю. Таким образом, прочность бетона определяется в основном двумя факторами:

• прочностью затвердевшего цементного камня;

• прочностью его сцепления с заполнителем.

Прочность цементного камня, в свою очередь, зависит от двух факторов: активности (марки) используемого цемента (i?_H) и соот­ношения количеств цемента и воды (Ц/В).

Чем выше марка цемента, тем при прочих равных условиях бу­дет прочнее цементный камень, так как марка цемента — это в дей­ствительности прочность модельного (мелкозернистого) бетона, отформованного и твердевшего в стандартных условиях (см. лабо­раторную работу № 7).

Зависимость прочности цементного камня от соотношения це­мента и воды в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает не более 20...25 % воды от сво­ей массы. Но чтобы обеспечить необходимую пластичность цемент­ного теста и, соответственно, подвижность бетонной смеси, необходимо брать 40...80 % воды от массы цемента. Вода, кроме то­го, необходима для смачивания поверхности песка и крупного за­полнителя: большая удельная поверхность заполнителя требует большего расхода воды (см. п. 10.2). Естественно', чем больше в бе­тоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше впоследствии будет пор в цементном камне и соответственно ниже станет его прочность.

С другой стороны, если не обеспечить необходимую удобоукладываемость бетонной смеси, соответствующую принятому в данном конкретном случае методу уплотнения, то из-за недоуплотнения в

Экспериментально кривая зависимости прочности бетона от ко­личества воды затворения (В) при постоянном расходе цемента (Ц) (т. е. фактически от В/Ц) и при одинаковом методе уплотнения (рис. 12.5) подтверждает сказанное выше. Левая ветвь кривой отве­чает недоуплотненным бетонным смесям, слишком жестким для данного способа уплотнения. При возрастании количества воды за­творения до известного предела бетонная смесь укладывается плот­нее, уменьшается объем пустот, а прочность бетона повышается. При оптимальном (для данного способа уплотнения) количестве воды бетон имеет наибольшую прочность и плотность, что соответ­ствует максимуму на кривой прочности. Дальнейшее увеличение количества воды разжижает бетонную смесь, повышает ее подвиж­ность. Однако добавляемая вода лишь частично связывается цемен­том, а избыток ее образует в бетоне поры — ив результате прочность бетона понижается (правая ветвь кривой).

Для каждой бетонной смеси существует оптимальное коли­чество воды, которое позволяет получить при данном способе уплотнения бетон с минимальной пористостью и наибольшей прочностью.

Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителем определяется в основном качеством поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности сцепления поверхность зерен за­полнителя должна быть чистой и шероховатой. Например, бетон на щебне при прочих равных условиях прочнее бетона на гравии. В обобщенном виде этот показатель именуется коэффициентом каче­ства заполнителей (А), а его численные значения приводятся ниже (см. лабораторную работу № 9).

Высказанные теоретические предпосылки были положены в ос­нову экспериментальных исследований зависимости прочности бе­тона от 1Д/В, марки цемента и качества заполнителей (под прочно­стью здесь и далее подразумевается марочная прочность, т. е. проч­ность после 28 сут твердения в стандартных условиях). Полученные экспериментальные зависимости R = (Ц/В) представляют довольно сложную кривую, имеющую точку перегиба (рис. 12.6). С некото­рым приближением эту кривую в реальном интервале Ц/В (от 1,4 до 3,3) можно аппроксимировать двумя прямыми, описываемыми уравнением вида

Приведенная формула предложена И. Боломеем и уточнена Б. Г. Скрамтаевым. Она выражает основной закон прочности бето­на и используется для определения состава бетона по заданным па­раметрам.

Для обычных бетонов (марок ниже М400—М500) в интервале Ц/В = 1,4...2,5 формула Боломея — Скрамтаева имеет вид

R₆=AR_u(U/B-0,5),

а для высокопрочных бетонов при Ц/В = 2,5...3,3

R₆=A₁ R_u (П/В + 0,5).

В графическом виде закон прочности бетона представлен на рис. 12.7.

Эта зависимость справедлива лишь при условии обеспечения плотной укладки бетонной смеси. Использование этой формулы при расчете состава бетона дано в лабораторной работе

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: