Предел прочности бетона: Классификация бетона по прочности, морозостойкости, водопроницаемости, маркам

Опубликовано в Разное
/
24 Май 2021

Содержание

проектный и промежуточный, прочность по ГОСТ – DIYb.ru

В данной статье будут рассмотрены промежуточный и проектный возраст бетона, а также факторы, влияющие на целость бетонной конструкции.

Проектный и промежуточный возраст

Проектный возраст бетона – это гарантированное время его затвердевания, по истечении которого раствор должен не только застыть, но и приобрести максимальную прочность, присущую договорному соглашению. Фирма, продающая данный продукт, несёт ответственность за срок выполнения технических требований. В противном случае, если проектный возраст не оглашается и не упоминается в бумагах, то конечным сроком (по ГОСТу) являются 28-ые сутки.

Промежуточный возраст – это временной промежуток, который находится в интервале проектного периода. И не всегда данные показатели совпадают. Возможны внешние условия, которые способны повлиять на готовность бетона к нагрузкам, поэтому значение меняется в ходе стройки. В этом случае прочность определяется по ГОСТу или ТУ.

Прочность бетона в промежуточном и проектном возрасте

Прочность конструкции можно разделить на:

  • нормируемая;
  • требуемую;
  • фактическую;
  • отпускную;
  • распалубочную;
  • передаточную.

Нормируемая прочность

Это, кратко говоря, основное значение прочности, закреплённое в документации производителя. Отвечает за нормативно-технический и проектный критерии. Для любого класса или марки это значение уникально. Каждой разновидности бетона соответствует свой срок, стандарт:

  • лёгкий бетон – ГОСТ 25820;
  • тяжёлый и мелкозернистый — ГОСТ 26633;
  • химически стойкий – ГОСТ 25246;
  • плотный силикатный бетон – ГОСТ 25214;
  • ячеистый – ГОСТ 25485;
  • жаростойкий – ГОСТ 20910.

Требуемая прочность

Является самой минимальной удовлетворяющей единицей по строительным целям. Она устанавливается в лабораториях, стройках при учёте однородного состава субстанции.

Фактическая прочность

Зависит от всей партии бетона. Определяется при помощи итогов производственных испытаний. Контрольные образцы подвергаются воздействию разрушающих факторов. Таким образом решается вопрос пользования данным образцом на практике. В пользование идёт только бетон, удовлетворяющий ГОСТу 18105-2010.

Отпускная прочность

Это критерий, при удовлетворении которого завод имеет право на сбыт товара, продукции. Иначе говоря, если бетон удовлетворяет соответствующему ГОСТу, то завод имеет полное право выпускать товар на продажу. Если же продукт является нововведением, то стандарты устанавливают проектная организация, потребитель и предприятие-изготовитель. Нормируемая отпускаемая прочность определяется на основе потраченных ресурсов: технологии изготовления, условий грузоперевозки, хранения, монтажа и т. п. Одним из способов сравнения одного образца с другим является коэффициент сжатия (выражается в процентах, по сравнению с другими видами). Эти показатели должны быть не менее:

  • 50% – присуще бетону класса B 15 (марка: М200) и выше;
  • 70% – для строительного материала класса B 12,5 (марка М150) и ниже;
  • 100% – относится к классу «бетон автоклавного твердения».

Распалубочная прочность

Это коэффициент сопротивления сжатию структуры бетона. Благодаря ему происходит процесс выемки из форм (распалубка). Этот показатель также говорит о сохранении цельности на заводском этапе. Стандарты этого критерия устанавливают предприятия-изготовители на основе технологических правил производства.

Передаточная бетонная прочность

Это способность сохранять цельную внутреннюю текстуру под давлением арматуры. Задаётся данная величина самим проектом, а контролируется ТУ и ГОСТом (не должна быть меньше 70% марки проекта). Прочность, с учётом стандартных видов арматуры и нюансов производства, должна быть не меньше 14 МПа. В остальных случаях (стержневая арматура вида Ат-6, арматурные канаты) – не меньше 20 МПа.

Как давно бетон был залит: определение

Отчёт начинается с того момента, как бетонную смесь уложили. Возраст бетона узнать с точностью невозможно, однако существуют способы, которые позволят узнать приблизительный срок. Большое значение в сохранность текстуры бетона имеет его состав, а от него зависит прочность. Поэтому, учитывая данный критерий на 3 или 7 сутки, можно при помощи экстраполяции (особый метод решения вопроса, в основе которого лежат математические функции и замены одного элемента другим) вычислить будущий показатель, который и будет свидетельствовать о возрасте бетона. Для этого нужно обратиться за специальным анализом бетонной структуры к специалистам. После сравнения показателей будет понятно, какой возраст у бетона, и является ли он надёжным.

Где применяется возраст

Пригодиться возраст бетона может в случае возникновения вопросов к производителю. Цена должна напрямую зависеть от производственных затрат и качества стройматериала. Но если состояние залитого бетона с течением лет начинает переставать соответствовать показателям, указанным в ГОСТе или ТУ, это может послужить причиной судебных разбирательств для взыскания компенсаций.

The following two tabs change content below.

О себе: Специалист широкого профиля. Опыт работы редактором и автором статей в должности журналиста более 12 лет. Закончил филологический факультет Белорусский государственного университета (Отделение русского языка и литературы) и получил диплом по специальности «Филология. Преподаватель русского языка и литературы».

на растяжение, при сжатии, как определить?

Прочность бетона – определяющий показатель бетонного раствора, который обуславливает задачи и условия его использования. Бетонная смесь используется повсеместно в проведении ремонтно-строительных работ частных и промышленных объектов. Рецептов приготовления бетона существует множество, состав и пропорции компонентов напрямую влияют на свойства и характеристики, а также сферу использования цементного раствора.

Прочность бетона – определяющая характеристика, которая отображается в маркировке. Непосредственно прочность определяет марку и класс раствора. Данные показатели указываются в различных ГОСТах, СНиПах, нормативных документах, определяют эксплуатационные качества и свойства бетонных элементов, конструкций, зданий и т.д.

Знание показателей прочности бетона очень важно при выполнении любых работ, так как позволяет точно выполнить расчеты, верно подобрать смесь подходящих марки и класса для конкретной задачи, будучи уверенным в прочности, надежности и долговечности элемента, конструкции. Застройщики в обязательном порядке проверяют прочность бетона на растяжение, сжатие, изгиб и т.д. прежде, чем начинать работы.

Какие показатели определяют прочность бетона:
  1. Марка – значение средней прочности, обозначается буквой М, находится в пределах 50-1000, зависит от объема и качества цемента в смеси. Отображает прочность на сжатие в кгс/м2 через 28 суток после заливки. Чем больше цифра рядом с индексом, тем более прочным считается бетон и тем дороже он стоит. Высокопрочный раствор обычно более сложен в работе: быстрее застывает, трудно укладывается.
  2. Класс – гарантируемая прочность на сжатие, которую бетонное изделие демонстрирует в 95% проверках, обозначается буквой В, находится в диапазоне 3.5-80, считается в МПа.

Любой класс приравнивается к определенной марке (то же правило действует и наоборот). Обычно в проектных документах указывают класс прочности, а в заказах на покупку – марку.

Что это такое и основные виды

Пытаясь разобраться, от чего зависит прочность бетона, что это такое и какие есть основные виды показателя, необходимо изучить все основные аспекты процесса приготовления смеси, состав, условия и особенности.

Факторы, влияющие на прочность бетона:
  • Качество цемента в составе – чем более высокая марка самого вяжущего, тем прочнее будет бетон.
  • Объем цемента в растворе – считается из расчета на 1 кубический метр. Качество и количество цемента взаимосвязаны – при условии большого объема и низкой марки или высокой марки и недостаточного количества результат будет не тем, который ожидается. Готовить нужно по рецепту, указанному в ГОСТе и из цемента подходящей марки.
  • Объем воды – также напрямую влияет на прочность: недостаточное количество приведет к невозможности правильно уложить смесь, превышение объема способствует более быстрому прохождению процесса гидратации, что делает бетон слабее за счет появляющихся пор и трещин.
  • Качество заполнителей – форма, фракция, чистота. Наполнители с шероховатой поверхностью неправильной формы обеспечивают лучшую адгезию материалов, входящих в бетон (прочность повышается), грязные частицы и гладкая поверхность понижают сцепляемость и прочность соответственно.

  • Качество перемешивания компонентов – продолжительность, способ также влияют: если раствор смешивали меньшее время, чем нужно, компоненты не занимают свое место в тесте и прочность понижается.
  • Порядок укладки, способ обработки стыка после перерыва в укладке – все это влияет на качество и прочность монолита.
  • Вибрация – очень важный процесс, который повышает предел прочности бетона в среднем на 10-30% в сравнении с тем, что уплотнялся вручную.
  • Условия твердения – температура, влажность, от чего во многом зависит прочность. Самые высокие показатели у смеси, которая твердеет во влажной среде со средней температурой, а вот в жаре и сухости раствор быстро теряет влагу, может покрываться трещинами. При температуре ниже нуля бетон вообще прекращает твердеть.
  • Замерзание – если твердение дошло до определенной точки, временное замерзание монолита просто приостанавливает процесс, потом он продолжается без потерь свойств. Если же бетон замерзает на ранней стадии прохождения реакции, конечная прочность существенно понижается.

Основные виды прочности бетона:
  1. Проектная – та, что указана в нормативных документах и предполагает способность монолита полностью выдерживать указанные нагрузки после того, как прошел полный срок твердения (28 суток).
  2. Нормативная – та, что указана в ТУ или ГОСТе.
  3. Фактическая – среднее значение, которое высчитывают по результатам проведенных испытаний.
  4. Требуемая – максимально допустимый показатель для эксплуатации, который устанавливает лаборатория предприятия.
  5. Распалубочная – та, при которой можно демонтировать опалубку, разбирать формы.
  6. Отпускная – показатель, при котором допускается отгружать изделие потребителю.

Виды прочности касательно марки и качества: прочность бетона при сжатии, на изгиб, осевое растяжение, а также передаточная прочность.

Прочность на сжатие

В контексте данной характеристики бетон можно сравнить с камнем – он намного лучше сопротивляется сжатию, чем с растяжением. Основной критерий прочности бетона – это предел прочности на сжатие.

Данный показатель считается самым важным среди всех технических характеристик раствора – именно он влияет на сферу использования конструкции или элемента, обеспечивает надежность и долговечность.

Для определения значения из раствора заливают образцы в виде куба, их помещают под специальный пресс. Давление постепенно увеличивается и в момент, когда образец трескается, экран прибора фиксирует значение. Расчетный показатель прочности на сжатие определяет присвоение бетону класса. Высыхает и твердеет смесь в течение 28 суток (и больше), по завершению этого срока осуществляют проверку, так как смесь уже должна достичь расчетной/проектной прочности.

Прочность на сжатие представляет собой характеристику механических свойств материала, стойкости к нагрузкам и давлению. Это показатель границы сопротивления, которое оказывает застывший раствор механическому воздействию сжатия, отображенному в кгс/см2. Наименьшей прочностью на сжатие обладает смесь М15, наибольшей – М800.

Прочность на сжатие отображается и в марке, и в классе. Класс В – это кубиковая прочность, обозначается в МПа. Марка М – предел прочности на сжатие в кгс/см2. Данные соответствия марок, классов и показателей указаны ниже в таблице.

Прочность на изгиб

Данный показатель повышается по мере увеличения цифрового обозначения марки. Обычно показатели прочности на изгиб и растяжение меньше в сравнении с нагрузочной способностью бетона. Молодой бетон демонстрирует значение 1/20, старый – 1/8. Прочность на изгиб обязательно учитывается в проектировании перед строительством.

Чтобы понять, какой уровень прочности на изгиб демонстрирует бетон, заливают заготовку в виде бруса с размерами, к примеру, 60 х 15 х 15 сантиметров (эталонный образец). Бетон заливают в формы, штыкуют, оставляют на несколько дней, потом извлекают из форм и дают полностью застыть в течение 28 суток при оптимальных условиях: температура минимум 15-20 градусов и влажность до 80-90%. Периодически образцы обкладывают сырыми опилками (их увлажняют регулярно) или поливают водой.

Когда заготовка полностью затвердевает, ее устанавливают на подпорки, которые находятся на определенном расстоянии, в центре же размещают нагрузку, постепенно ее увеличивая до тех пор, пока образец не будет разрушен.

Для этого может использоваться специальный гидравлический пресс. Размеры балки и расстояния между двумя подпорками могут отличаться.

Формула для подсчета прочности на изгиб: R изг = 0.1 PL / bh3.

Тут:
  • L – это расстояние между подпорками
  • Р – масса нагрузки + масса образца
  • b и h – ширина и высота сечения образца (бруса)

Существенно повысить значение до определенной величины можно с помощью армирования – это сравнительно недорогой и эффективный метод.

Осевое растяжение

Данный параметр при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается вовсе. Он важен для определения способности бетона не покрываться трещинами в случае резких перепадов температуры/влажности. Растяжение – это некоторая составляющая прочности на изгиб.

Значение осевого растяжения определяется довольно трудно. Один из используемых способов – растяжение образцов балок на предусмотренном для этого специальном оборудования. Бетонный монолит разрушается и от воздействия двух противоположных растягивающих сил. Способность противостоять осевому растяжению играет важную роль в приготовлении бетона, который используется для дорожного покрытия и резервуаров, где трещины просто недопустимы.

Как правило, мелкозернистые составы демонстрируют более высокий показатель прочности на растяжение в сравнении с крупнозернистыми (при условии аналогичного показателя прочности сжатия).

Данный показатель обозначается буквами Bt, находится в диапазоне 0.4-6 МПа.

Передаточная прочность

Данный вид прочности – это нормируемый показатель напряженных элементов при передаче на него напряжения от армирующих деталей. Прочность передаточная указывается в нормативных документах и ТУ для отдельного вида изделий. Обычно назначается минимум 70% проектной марки, напрямую зависит от свойств арматуры.

Рекомендуемым значением считается минимум 15-20 МПа с учетом вида армирования. Если обозначать передаточную прочность, то это показатель, который демонстрирует уровень, при котором армировочные стержни не проскальзывают с кондукторов при снятии.

Минимальная величина Rbp обеспечивает трещиностойкость и прочность изделия при обжатии, перевозке и подъеме. Чем ниже Rbp, тем большими будут потери от ползучести и выше сила обжатия. Но чем выше Rbp, тем длительнее должна быть термообработка, тем дороже обходится конструкция. По опыту многие мастера указывают, что оптимальной Rbp считается 0.7 В.

Методы определения прочности

Понимая, как определить прочность бетона, можно более точно составлять проектную документацию, выполнять расчеты для тех или иных конструкций. Как правило, прочность бетона определяют в условиях лаборатории, с использованием специальных приборов, на контрольных образцах и отобранных пробах. Испытания контролируются и регламентируются по ГОСТу, принятому для того или иного вида бетонной смеси.

Кроме того, прочность бетона определяется на строительном объекте в процессе выполнения работ, что позволяет контролировать качество смеси.

Основных методов определения прочности бетона существует два: разрушающие и неразрушающие. Обычно прочность бетона в промежуточном возрасте не определяется, чаще всего используют уже застывшие образцы или куски монолита.

Разрушающий способ

Данная группа методов требует разрушения опытного образца, который готовится из контрольной пробы бетонного раствора либо же изымается из монолита алмазным буром. Выпиленные цилиндры или залитые кубики раздавливаются под прессом. Нагрузку повышают непрерывно, равномерно в течение не очень длительного времени, пока контрольный образец не разрушится. Результаты критических нагрузок фиксируют, дальше считают показатели.

Разрушающий метод – наиболее точный из всех, используемых для определения прочности бетона. Так, обследование здания способом раздавливания бетонных проб позволяет определить прочность монолита на сжатие. По действующим СНиПам, это обязательная процедура до сдачи сооружения в эксплуатацию.

Неразрушающий способ

Эта группа методов не требует разрушения образцов и вообще может не предполагать их использования. Испытания осуществляют с применением разных инструментов и приборов.

Виды неразрушающих методов исследования по типу применяемых инструментов:
  1. Ударное воздействие
  2. Частичное разрушение
  3. Ультразвуковое обследование

Способ ударного воздействия базируется на применении силового воздействия ударного типа к бетонной поверхности.

» Способы измерения прочности бетона

Бетон является разновидностью искусственного камня, который широко применяется во всем мире уже не одно столетие. Это материал получается в результате твердения правильно составленной смеси из воды, цемента и заполнителей. В состав также могут входить различные добавки, усиливающие или снижающие то или иное свойство бетонной смеси, влияя на такой важный показатель, как средняя прочность бетона.

Основные свойства бетонной смеси

Качество затвердевшей бетонной смеси определяется показателями прочности, плотности, однородности, пластичности и рядом других свойств. Технические характеристики определяются лабораторными исследованиями, основанными на механическом воздействии на образец или ультразвуковым воздействием с последующим построением градуировочной зависимости, где данные показаны в виде графика или таблицы.

Плотность затвердевшего раствора является одним из показателей его качества и определяется соотношением массы к объему. Плотность материала зависит от количества вовлеченного воздуха при последующем его застывании. Чем меньше воздуха – тем меньше пор и, соответственно, выше плотность материала. Чем плотней бетон, тем он прочнее.

Существует прямая зависимость прочности бетона от его плотности. Так как плотность измерить достаточно сложно, в строительстве существует такое понятие, как средняя прочность.

Полученному в результате 95 из 100 лабораторных испытаний среднему показателю присваивается обозначение, которое и является классом бетона. Класс в проектной документации является единым во всем мире, обозначается буквой «В» и измеряется в мПа.

Прочность

Это важнейший показатель качества материала, который гарантируется ГОСТ на 28 сутки его естественного твердения. Значением прочности принято считать сопротивление к разрушению целостности структуры вследствие внутренних напряжений и внешних воздействий.

Бетон, как и любой искусственный камень, имеет пористую структуру, поэтому лучше всего сопротивляется сжатию. Показатель прочности бетона на сжатие определяет его марку, которая обозначается буквой «М» и измеряется в кгс/см2. Например: Смесь М400 говорит о том, что прочность на сжатие его составляет 400 кгс/см2.

Существует соответствие класса и марки бетона, которая представлена в таблице.

Марка Класс, мПа Прочность, кгс/см2
М 75 В 5 65 кгс/см2
М 100 В 7,5 98 кгс/см2
М 150 В 10 131 кгс/см2
М 200 В 15 196 кгс/см2
М 250 В 20 262 кгс/см2
М 300 В 22,5 294 кгс/см2
М 350 В 25 327 кгс/см2
М 400 В 30 393 кгс/см2

Виды

Различают два типа прочности бетона на сжатие – это кубиковая и призменная.

Кубиковая

Кубиковая прочность неармированного бетона – это способность образца (кубика), твердевшего 28 суток при влажности 95-100 % и температуре окружающего воздуха 20-23 °С, выдерживать определенное давление. Измеряется в мПа.

Призменная

Призменная прочность бетона – это временное сопротивление бетонной призмы сжатию. Как правило, призменная ниже кубиковой. Чем больше зависимость между высотой и основанием образца, тем меньше его прочность. Измеряется в кгс/ч.

При производстве железобетонных конструкций различают проектную, нормируемую, требуемую, фактическую, распалубочную, передаточную и отпускную прочность бетона.

  1. Проектная – это прочность бетона при его определенном возрасте. Если нет особых требований, то предел проектной прочности достигается при возрасте уложенной смеси 28 дней.
  2. Нормируемая – это значение, установленное проектной или другой нормативной документацией.
  3. Требуемая – это минимально допустимое значение прочностных характеристик изделий в рамках одной партии.
  4. Фактическая — это средний показатель характеристик изделий в рамках одной партии.
  5. Распалубочная прочность армированного бетона считается минимально допустимым значением, при котором изделие можно вынимать из формы.
  6. Передаточная прочность армированного бетона – это регламентируемое значение кубиковой прочности к моменту его армирования. Передаточная прочность не назначается ниже 70% от проектной и не может быть менее 14 мПа.
  7. Отпускная прочность бетона – это характеристика, при которой изделие разрешено отпускать потребителю.

Как определяется

Существует два метода определения прочности: разрушающий и не разрушающий. Разрушающий метод состоит в раздавливании образцов материала и является наиболее точным. Критическая прочность бетона фиксируется и является исходным показателем для расчета прочности бетона и определяется в мПа. К разрушающим методам контроля относятся кубиковое и призменное испытание образцов, описанное выше. Испытания регламентируются ГОСТ 18105-86.

К неразрушающим методам контроля относятся методы воздействия ударом, частичного разрушения и ультразвуковое исследование образца.

Метод ударного обследования образца

Существуют три основных ударных метода исследования:

  1. Ударного импульса. Метод заключается в определении выделенной энергии при определенной силе удара.
  2. Отскока. Метод регистрирует величину отскока бойка от поверхности изделия или образца.
  3. Деформации. При таком методе производится давление на бетонную поверхность с последующей регистрацией давления в мПа и глубины деформации.

Метод частичного разрушения изделия

Этот метод также предполагает три типа воздействия на бетонный образец.

Отрыв. Метод заключается в приклеивании к бетонной поверхности металлического диска с последующим его отрывом. Определяющим значением является усилие, значение которого используется в дальнейших вычислениях. Определяется в мПа.

Скалывание. Метод скалывания заключается в скользящем воздействии на грань образца с регистрацией усилия, необходимого для частичного разрушения объекта.

Отрыв со скалыванием. Суть этого метода состоит в анкерном креплении на поверхности бетонной конструкции специального устройства с последующим его отрывом и регистрацией данных.

Ультразвуковое обследование

В основе метода лежит построение градуировочной зависимости между прочностью бетона и скоростью прохождения через него ультразвука. На построение градуировочной зависимости влияет:

  • состав и фракция заполнителя;
  • уменьшение или увеличение массы цемента;
  • способ приготовления и уплотнения смеси;
  • напряженность бетона.

Градуировочную зависимость определяют по единичным значениям скорости распространения ультразвуковых волн и прочности бетона. За единичное значение прочности бетона принимают средние значения при исследованиях идентичных образцов. Градуировочную зависимость выстраивают в виде таблицы или графика, построенного на основе линейного или экспоненциального вида. На предприятиях, выпускающих ЖБ конструкции, проверку градуировочной зависимости осуществляют не реже 1 раза в 2 месяца, согласно ГОСТ 17624-87.

Отчего зависит

Среди технологических факторов, влияющих на структуру и прочность бетона можно выделить:

  1. Активность или качество цемента.
  2. Количество цемента. С количеством цемента следует быть внимательным, так как с его увеличением выше оптимального значения происходит повышение плотности, но снижение других свойств бетона.
  3. Чистота и форма заполнителей. Загрязненный и гладкий заполнитель имеет низкую сцепливаемость с цементным молочком, вследствие чего уменьшается качество смеси.
  4. Качество замеса. Недостаточное перемешивание значительно снижает прочностные характеристики бетона.
  5. Способ уплотнения. Плотность, а, соответственно, и прочность бетонного изделия выше при уплотнении вибраторами. Ручное уплотнение значительно снижает качество смеси.
  6. Возраст. Нарастание прочности бетона наступает по прошествии 28 суток естественного твердения.
  7. Условия твердения. Максимальную прочность получает бетон, твердевший во влажной среде при температуре 15-20 °С. При понижении температуры нарастание прочности снижается. Нижний температурный предел твердения составляет 0 °С.

Отдельного разговора заслуживает влагоцементное соотношение, которое является главным фактором в требуемых прочностных характеристиках смеси. Самый «правильный» бетон получится, если в смесь добавить 20% воды от массы цемента. Но при такой зависимости смесь получается слишком сухая, что приведет к потере пластичности и сделает практически невозможным ее укладку. Именно поэтому в раствор добавляется воды в несколько раз больше необходимой нормы. При твердении влага из раствора испаряется, что приводит к появлению пор, снижающих плотность материала.

Если обобщить вышесказанное, то основной закон прочности бетона состоит в зависимости показателя от качества применяемых материалов и плотности затвердевшей смеси.

Наиболее прочный материал

Большинство наших соотечественников интересует вопрос, какой должен быть состав и технические характеристики у самого качественного в мире бетона? Буквально несколько месяцев назад представитель японской компании Taiheiyo Cement сообщил прессе, что ими был разработан самый прочный бетон, способный выдержать давление более 4,5 т на 1 см2. Такое заявление произвело в строительном мире «эффект разорвавшейся бомбы», так как предельная прочность металлических конструкций на сегодняшний день не превышает 2 т на см2.

Технология производства является коммерческой тайной компании. Полный состав заполнителей также не разглашается, но, по словам представителя компании, в составе бетона используются особые кремниевые добавки.

Будем надеяться, что эта технология в скором времени появится и на нашем рынке, что даст возможность отечественным компаниям значительно повысить качество и скорость строительства новых объектов.

Прочность бетона на сжатие, изгиб и растяжение. Справочная информация

Показатели прочности бетона

Прочность бетона на сжатие

Прочность бетона (способность сопротивляться разрушению) на сжатие – основной параметр, определяющий выбор конкретной марки этого стройматериала. При основных нагрузках на бетон в ходе эксплуатации конструкций зданий и сооружений — вертикально направленных, предел прочности бетона именно на сжатие должен иметь максимально высокие значения среди всех рассматриваемых вариантов.

Марочная (проектная) прочность бетона доводиться искусственным камнем по истечении 28 дней (4 недели). Достижение прочности бетона во времени существенно зависит от внешних условий твердения, таких как влажность и температура: чем выше температура, тем быстрее бетон достигает отметки нормативной прочности.

Прочность бетона и его состав

Зависимость прочности бетона на сжатие от его состава в основном определяется рациональным подбором заполнителей, причем учитывается не только их прочностные характеристики, но и размер зерна. В итоге, для строительства наиболее ответственных объектов (мосты, гидротехнические сооружения, высотные здания) для формирования смеси используются дорогостоящие крупнозернистые твердые породы (диаметр зерна 80-100 мм), обеспечивающие максимальную (нормативную) прочность бетона в МПа.

Средняя прочность бетона на сжатие достигается применением в качестве заполнителя смеси гравия со средним размером зерна (5-20 мм), желательно еще и с предварительной очисткой заполнителя струей воды. В качестве мелкого заполнителя для таких марок бетона применяется смесь крупного и мелкого песка, повышающих плотность цементного теста и одновременно предел прочности бетона при сжатии за счет снижения количества полостей. Кроме этого, снижение размеров и числа полостей в застывающей смеси существенно продлевает срок службы бетона.

Прочность бетона на растяжение

Проектная прочност бетона на растяжение существенно меньше, чем на сжатие, и зачастую случаев при проектировании не учитывается, так как ее важность ограничивается рассмотрением возможности растрескивания материала при перепадах температуры. Значение прочности бетона на растяжение варьируется в пределах от 1/20 его нагрузочной способности у «молодого» бетона до 1/8 у «старого» бетона. Наибольшее значение прочность бетона на растяжение имеет при подборе материала для дорожного строительства, производимого без дополнительного армирования. В данных случаях при неверном выборе марки материала вполне реальна деформация бетона и быстрое разрушение дорожного покрытия.

Прочность бетона на изгиб

Показатель прочности бетона на изгиб, которая тоже существенно меньше прочности на сжатие, имеет значение на стадии начального возведения несущего контура конструкции. Применение металлической арматуры при формировании несущего каркаса существенно повышает коэффициент прочности бетона на изгиб. Заказать бетон с любыми прочностными и эксплуатационными характеристиками по самой выгодной цене в Нижнем Новгороде можно у компании «Первый Бетонный Завод» — непосредственного производителя широкого спектра марок этого стройматериала.

Таблица «Зависимость марки и класса бетона от прочности»

Класс бетона Средняя прочность, кгс/кв. см Ближайшая марка бетона
В3,5 46 М50
B7,5 698 M100
В10 121 М150
В12,5 164 M150
В15 196 М200
В20 262 M250
В25 327 М350
В30 393 M400

Более подробную консультацию по характеристикам бетона и способах его оптимального применения вы можете получить, позвонив нашему специалисту по тел. : 8 953 415-95-41. Для вашего объекта будет подобрана оптимальная смесь бетона, доставка до места в Нижнем Новгороде и области, способ заливки.

Прочность бетона на сжатие и изгиб, классы бетона по прочности

Содержание статьи:

Прочность бетона, без сомнения, его основная характеристика. Именно для её хранения и поддержания мы увеличиваем водонепроницаемость, морозостойкость, производим уплотнение и вибрирование. В определении прочности лежит предназначение бетона — это основное строительный материал, призванный служить столетиями. Возвращаясь к терминологии, прочность бетона — это техническая характеристика, отражающая способность материала противостоять механическому и химическому воздействиям.

Методы определения прочности бетона

В целом способы определения этого свойства бетона можно разделить на 2 группы:

  • разрушающие (приводящие к разрушению образца)
  • неразрушающие (не влекущие разрушения образца)

Первый метод является обязательным при экспертизе зданий и их бетонных конструкций перед сдачей их в эксплуатацию. Он позволяет выявить критическую нагрузку на состав и тем самым определить границу прочности. На образец равномерно действует нагрузка, но при достижении предела прочности, он разрушается.

Второй метод проводится с помощью оборудования и инструментов и не требует образцов материала. Эта группа подразделяется на 3 типа методов:

  • частичного разрешения
  • ударного воздействия
  • ультразвукового обследования

Каждый из этих методов классифицируется на конкретные способы, а их использование и выбор зависят от ряда факторов (тип бетонной конструкции, окружающие условия, доступность проверяемого участка). Определение прочности необходимо не только в качестве контроля уже готового строительного объекта, но и для проверки заявленной прочности бетонной смеси.

Прочность на сжатие и класс бетона

Это основной показатель, которым характеризуется бетонный состав. Он является основополагающим при распределении бетона на классы. Классы бетона по прочности на сжатие обозначаются буквой «В», а цифровое значение — это не что иное, как выдерживаемое материалом давление в МПа. По СНИП точность соблюдения этих значений составляет около 95%, что, согласитесь, не мало.

Наряду с классами, прочность бетона на сжатие задается марками, такая прочность именуется марочной. Обозначается она буквой «М», а цифровое значение рядом определяет предел прочности на сжатие в кг/см2. Соответствие между классами и марками бетона по прочности на сжатие устанавливается через коэффициент вариации равный 13.5%.

Прочность бетона на изгиб

У каждого материала есть свои «сильные» и «слабые» стороны, заключённые в их свойствах. Вот и бетон, являясь одним из самых прочных материалов относительно сжатия, проигрывает по другим показателям, например, прочности на растяжение или изгиб. Этот показатель меньше чем на сжатие, примерно в 8-10 раз на 28-е сутки после заливки состава. При изгибе на тыльной стороне бетонного слоя появляются трещины, поэтому все ЖБИ и ЖБК оснащены арматурными основаниями ребристой формы. Испытания бетона на изгиб проводятся сугубо лабораторными методами. Изготавливаются определённые бруски материала, над ними проводится испытание, результатом которого является конкретное значение. Это значение в дальнейшем вводится в формулу для вычисления искомой прочности на изгиб. В ней учитывается вес образца и его размеры. Как правило, с увеличением марки и жёсткости, прочность на изгиб возрастает. Так как проверка этого показателя не может быть проведена в условиях стройки, его учитывают уже на этапе проектирования и проводят измерения состава будущего бетона заранее.

Прочность бетона — что влияет на прочностные характеристики

Прочность бетона – ключевой показатель его качества, определяющий назначение и параметры использования ЖБИ. Процесс проектировки конструкций осуществляется таким образом, чтобы изделия могли выдерживать соответствующие нагрузки на сжатие. Этот показатель определяется классом и маркой бетона, которые могут быть определены через 28 суток после заливки.

Динамика роста прочности за указанный период позволяет оценить его характеристики, в то время, как окончательное затвердение смеси происходит в течение нескольких лет. Качественный бетон спустя 28 суток должен обеспечить прочностный показатель при сжатии с усилием 200кгс/см2. Наряду с технологией, влияющей на прочность бетона, присутствует ряд объективных факторов, определяющих качество железобетонных изделий.

Факторы, влияющие на прочность

К основным технологическим факторам, определяющим прочность бетона, относят:

  • активность цемента;

  • содержание цемента;

  • соотношение цемента и воды;

  • тип и качество наполнителей;

  • параметры уплотнения;

  • возраст бетона;

  • характеристики отверждения;

  • применение повторного вибрирования.

Цементы повышенной активности, которая определяется зависимостью Rb= f(RЦ), традиционно обладают большей прочностью и применяются в строительстве многоэтажных, промышленных зданий, в дорожном и инженерном строительстве. Такие марки обладают большим сроком эксплуатации, надежны и не подвержены механическим и биологическим повреждениям. Марочная прочность определяется видом используемых легких или тяжелых бетонов. Использование сульфастойких цементов позволяет получить высокую прочность бетона при воздействии внешних факторов, в качестве которых выступают различные агрессивные среды. Практическая сфера применения легирующих добавок актуальна при формировании на основе смеси для конструкций, задействованных при строительстве домов, несущих конструкций гражданского или промышленного назначения, мостов.

Тяжелый бетон характеризуется повышенным показателем объемного веса, который изменяет свое значение в пределах 2200 – 2800 кг/м3 в зависимости от вида заполнителя. В качестве последнего могут применяться карбонатные, кварцевые, гранитные породы. При формировании опор в виде фундаментов находит применение бетон марки 100, для монолитных конструкций в виде колонн, перекрытий и балок — марки 150, обычнее сборные конструкции формируются на основе марок 200-250. Монолитные конструктивы с предварительным напряжением могут армироваться марками от 300 до 600, в то время как наиболее высокие марки редко находят практическое применение.

Количественный показатель содержания цемента в бетонной смеси также определяет ее прочностные характеристики — он растет до определенного уровня с повышением концентрации цемента. Следует помнить, что излишек цемента в составе смеси снижает ее устойчивость к усадке и увеличивает ползучесть. Максимально допустимым количеством считается до 600 кг цемента в 1 кубометре товарного бетона.

Соотношение воды и цемента в составе смеси также влияет на ее прочностные характеристики – чем оно выше, тем ниже прочность. При правильной технологии для затвердения и обеспечения прочности требуется воды в объеме 20% от массы цемента. Однако в случае с ЖБИ расход воды увеличен, поскольку смесь не должна быть слишком пересушенной для формирования равномерной и плотной смеси.

Бетон тем прочнее, чем более крупные наполнители использованы в процессе его приготовления. Не рекомендуется превышать рекомендованное количество песка, исходное сырье необходимо максимально очистить от глины и мелкозернистых фракций. Крупнозернистый заполняющий состав способствует лучшему проникновению цементного теста в образовавшиеся пустоты и обеспечению лучших параметров сцепления всех составляющих будущего изделия. Форма заполнителя играет определяющую роль. Сцепление обеспечивается намного лучше с заполнителями неправильной геометрии, в то время как округленность либо загрязнение заполнителя оказывает обратный эффект.

Тщательность вымешивания смеси также отражается на прочностных показателях. Для ЖБИ важен также порядок укладки бетонных смесей, который подразумевает промывку и обработку стыков, от чего зависит прочность, предотвращающая сколы и появление трещин.

Показатели прочности бетона оцениваются в возрасте 28 суток и зависят от температуры, при которой происходило отверждение смеси в соотношении с пределом достигаемой прочности при застывании при температуре +20оС:

  • +5оС – 65%;

  • +10оС – 80%;

  • +30оС – 115%.

Повторное вибрирование, выполненное до завершения процесса полного схватывания, позволяет увеличить показатели прочности до 20%, это единственный технологический процесс, способный качественно повлиять на эксплуатационные характеристики. Технология производства может предусматривать разнообразные методики виброштампования, вибрирования под нагрузкой или вибропроката, которые направлены на усовершенствование прочностных показателей бетона.

В результате повторного вибрирования повышается плотность и увеличивается скорость процесса гидратации входящего в состав смеси цемента.

Прочность бетона на разрыв — Процедура [Civil Planets]

Конструкция была спроектирована на основе прочности бетона на сжатие. Поэтому в большинстве случаев испытания бетона на растяжение не требуются для проведения на стройплощадке. Каркасная конструкция построена из сочетания хрупкого и пластичного материала.

  • Хрупкий материал — бетон
  • Пластичный материал — армирование

Бетон обладает хорошей силой сжатия и слабой силой растяжения.Таким образом, в бетоне предусмотрена арматура для предотвращения образования трещин.

Что такое предел прочности бетона на разрыв?

Способность бетона выдерживать тянущее усилие (растягивающее напряжение) без разрушения называется пределом прочности бетона на растяжение. Прочность бетона на растяжение измеряется в единицах F orce на Cross-Sectional A rea (Н / кв.мм или МПа).

Почему бетон слаб при растяжении?

Как было сказано выше, бетон имеет слабую силу растяжения из-за его хрупкости.

Бетон образуется из смеси различных материалов: цемента, мелких и крупных заполнителей. Каждый материал имеет разные свойства, что приводит к свойствам бетона в целом.

В период заливки бетона градиент водоцементного отношения образует вокруг частиц заполнителя, и цементная паста образует другую микроструктуру вокруг бетона. Эта зона называется транзитной зоной интерфейса .

Интерфейс транзитной зоны

ITZ — самая слабая зона бетона, потому что связь между цементным тестом и заполнителями может быть уменьшена из-за просачивания бетона.При напряжении сжатия нагрузка передавалась от одного агрегата к другому агрегату, и этого не требовалось для обеспечения беспрецедентной прочности.

В то же время под действием силы натяжения агрегаты отталкиваются друг от друга, и его форма легко нарушается.

Испытание на прочность при растяжении

Прочность бетона на растяжение является важным свойством, когда он будет использоваться для изготовления предварительно напряженных бетонных конструкций, дорог и взлетно-посадочных полос, это испытание должно проводиться в соответствии с IS Code 5816.

Прочность бетона на растяжение обычно находится в диапазоне от 10% до 12% от его прочности на сжатие.

Бетонный куб использовался для определения прочности бетона на сжатие, но для определения прочности бетона на растяжение необходимо использовать цилиндрический образец.

Испытание на прочность при раздельном растяжении

Предел прочности бетона на прямое растяжение трудно измерить. Поэтому мы используем испытания на раздельное сопротивление разрыву.

Косвенный метод определения прочности бетона на растяжение с использованием бетонного цилиндра, который разделяется в вертикальном поперечном сечении, известен как прочность на разрыв при разделении.

Почему?

Поскольку при прямых испытаниях на разрыв невозможно приложить осевую нагрузку к кубу, всегда будет некоторый эксцентриситет. Напряжение, приложенное к бетону, также имеет тенденцию ломать его с концов. Но мы не используем только бетон; мы используем его с армированием, где нагрузка действует в центре, а не на концах.

Спецификация испытаний

  • Образец — Образец бетона должен иметь цилиндрическую форму диаметром 150 мм и длиной 300 мм.
  • Диапазон нагрузок — Испытательная машина может последовательно прикладывать нагрузки в диапазоне от 1,2 МПа / мин до 2,4 МПа / мин.
  • Возраст испытания — Испытание должно проводиться в период 7 дней и 28 дней. При необходимости могут быть проведены испытания в любом другом возрасте, в котором требуется прочность на разрыв.
  • Количество образцов — По крайней мере, три образца должны быть протестированы за каждый период испытания.

Необходимое оборудование

  1. Испытательная машина (1.От 2 МПа / мин до 2,4 МПа / мин)
  2. Подбивной стержень (диаметр — 16 мм, длина — 600 мм)
  3. Бетонная форма (изготовленная из стали)
  4. Мастерок

Процедура

  • Оцените количество ингредиентов, необходимых для приготовления бетона с надлежащим водоцементным соотношением.
  • Убедитесь, что форма для куба не содержит пыли и ржавчины.
  • Теперь залейте бетон в форму путем надлежащего уплотнения с помощью утрамбовки.
  • Завершить гладкую поверхность шпателем.

Отверждение

  • Форму следует накрыть влажным мешком и поместить в неподвижном состоянии на 24 часа при температуре 27 ° C ± 2.
  • Через 24 часа образец куба следует вынуть из формы и погрузить в воду на 7 или 28 дней в зависимости от испытания.
  • Образец бетона должен быть взят из воды за 24 часа до испытания, и он должен быть в сухом состоянии.

Тест

  • На опорных поверхностях станка и на грузовой полосе не должно быть пыли.
  • Перед испытанием образец следует взвесить в Ньютонах.
  • Теперь поместите образец по центру между загрузочными полосами и убедитесь, что верхняя пластина параллельна нижней пластине.
  • Затем постепенно прикладывайте нагрузку, пока образец не сломается, и запишите значение.
  • Тот же метод был выполнен для других экземпляров.

Предел прочности бетона при растяжении

Приведенная ниже формула рассчитывает предел прочности бетона на разрыв

Fct — Прочность бетона на растяжение

P — Максимальная нагрузка, Н / кв.м

L — Длина образца

D — Диаметр образца

Отчет

Испытание на разрыв при раздельном растяжении дает на 5-10% большее значение, чем испытание на разрыв при прямом растяжении.

В отчете об испытаниях должно быть указано

  1. Возраст испытания
  2. Дата отливки образца
  3. Масса экземпляра
  4. Марка бетона
  5. Предел прочности
Дата Марка Возраст испытаний Образец Масса в ньютонах Нагрузка (кН) Предел прочности при растяжении кг / кв.см Средняя прочность
ДД / ММ / ГГ 28 дней Образец 1
M25 28 дней Образец 2
28 дней Образец 3

Счастливого обучения 🙂

Предел прочности на разрыв цилиндрического образца бетона

Имя пользователя *

Электронное письмо*

Пароль*

Подтвердить Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна Выберите страну . .. Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГватемалаГернсиГвинеяГвинея-БисауГайанаГайти-Айленд Херд и острова МакдональдГондурасХо нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д’ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияЛихтенштейнЛихтенштейнЛитваAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности. *

Как определить предел прочности бетона на разрыв

Вы когда-нибудь задумывались, как определить предел прочности бетона на разрыв? Что такое прочность на разрыв и почему это важно для вашего следующего проекта? На самом деле это очень важная часть общей структурной прочности и устойчивости бетона, обеспечивающая прочную основу для всего, что вы собираетесь разместить на нем, будь то бассейн для отдыха на заднем дворе или патио, на котором вы хотите оставаться на одном уровне для в следующем десятилетии или около того, или огромный небоскреб, который будет доминировать над горизонтом на многие мили.Вот посмотрите, что такое предел прочности на разрыв, почему это важно и как вы можете определить предел прочности бетона в своем следующем проекте.

Что такое предел прочности на разрыв?

Вообще говоря, предел прочности любого материала — это его способность и прочность против растяжения или разрыва при разрыве. Но когда большинство людей думают о бетонных сооружениях, они думают о плитах и ​​проездах. Зачем вам нужно беспокоиться о разрыве подобных проектов? Когда земля движется и сдвигается, бетон часто тянется в разные стороны.Если у него нет надлежащего армирования и прочности на разрыв, бетон может потрескаться и потрескаться, оставив неприглядные и опасные зазоры на тротуарах, проездах, плитах и ​​других конструкциях.

Это отличается от прочности на сжатие. Когда кто-то говорит о бетоне на 3000 или 5000 фунтов на квадратный дюйм, они обычно имеют в виду, какой вес он может выдержать. Поскольку предел прочности на разрыв, как правило, намного ниже, используются такие материалы, как арматура и арматурная сетка, чтобы предотвратить растекание бетона.Это помогает обеспечить структуру, которая вместо бетона выдерживает деформацию прочности на разрыв.

Как определить предел прочности бетона на разрыв?

Существуют разные способы испытания бетона. Одна из тех, которые чаще всего рассматриваются при рассмотрении конкретных испытаний, — это то, что называется испытанием на спад. Этим измеряется степень деформации бетона во влажном состоянии. Бетон, который слишком деформируется, часто имеет слишком высокое содержание воды, что ослабляет бетон.Хотя плохое испытание на осадки может быть индикатором плохой прочности на разрыв, его обычно чаще используют для измерения прочности на сжатие.

Американский институт бетона располагает обширной документацией по широкому спектру методов испытаний. Чтобы проверить предел прочности при растяжении, можно провести несколько различных тестов. Первый — это испытание на изгиб, при котором проверяется, сколько движения может выдержать бетон, прежде чем он сломается. Во втором случае бетон испытывает прямое растяжение, а в третьем — на раскалывание, когда бетон находится под давлением.

Имея твердое представление о том, что такое предел прочности на разрыв и как определять предел прочности бетона, вы сможете гораздо лучше оценить прочность, необходимую этому трудолюбивому материалу для выполнения работы. Но как только вы определились с прочностью бетона, необходимой для вашего проекта, подумали ли вы, какие инструменты вам понадобятся? В BN Products у нас есть широкий спектр инструментов, которые помогут сделать ваш следующий бетонный или цементный проект намного более плавным и легким. Почему бы не посмотреть, что у нас есть для вашей следующей работы?

Затвердевший бетон — прочность

Конструкция из затвердевшего бетона

Бетон можно описать как двухфазную систему, состоящую из цементная паста и заполнитель.Агрегаты инертны, а структура гидратированного цементного теста продолжает развиваться с течением времени. Структура гидратированная цементная паста и различные формы воды, удерживаемые внутри это описано в ссылке «Химия цемента».

Одним из наиболее важных аспектов является зона на интерфейсе. пасты и заполнителя — это просто называется «Межфазный Переходная зона (ITZ) ». По мнению исследователей, пористость паста, а также доля гидроксида кальция в этой зоне значительно выше, чем в массе пасты.Кроме того, ITZ видит переход от компонента с высокой жесткостью (агрегата) к компоненту низкой жесткости (паста). Это несоответствие может вызвать образование трещин в ITZ при низких уровнях нагрузки или даже в результате косвенных воздействий, таких как усадка или термические напряжения. Таким образом, эта зона является слабым звеном в бетон, как с точки зрения прочности, так и долговечности.

Прочность на сжатие

В строительстве бетон используется только на сжатие, т.к. его вклад в сопротивление растяжению незначителен из-за его низкого предел прочности.Прочность на сжатие определяется нагрузкой отформованного бетонные образцы (кубы или цилиндры) при одноосном сжатии до окончательного отказа. Хотя кубики выгодны тем, что что можно избежать нагрузки на литой стороне (что позволяет избежать подготовка образца) цилиндры имеют кромку, основанную на том, что они указывают на фактическую производительность конструкции, так как нагрузка находится в направлении литья. В разных странах действуют разные стандарты для образцов.

Прочность на сжатие зависит от ряда факторов — ж / ц, содержание цемента, тип заполнителя, отверждение, возраст, окружающие условия и геометрия образца. Из-за зависимости от условий тестирования он Можно сказать, что прочность — это не свойство материала.

Зависимость прочности на сжатие от параметров смеси

Туалет — самый важный фактор, определяющий прочность бетона.Высокая влажность подразумевает высокую пористость и, следовательно, пониженную прочность. Тенденция, показанная на рисунке 1 для зависимости сжатия прочность на ж / ц верна для большинства бетонов. Закон Аврама используется для обобщения зависимости «сила — ж / ц».

Рисунок 1. Сопротивление прочности и прочности. с / с

Хотя теоретически сила должна продолжать расти при уменьшении w / c этому увеличению есть предел.Это потому что когда вода становится очень низкой, уплотнение образца будет недостаточным, что приводит к падению силы (как показано на рисунке 1).

Как указывалось ранее, основной фактор, определяющий сила — пористость. Взаимосвязь прочности с гель-пространством соотношение (которое указывает на твердый компонент цементного теста) показано на Рисунке 2. Соотношение геля и пространства зависит от степени гидратации и Туалет.

Обычно
f c = f (г / с) 3

Или
f c = f (1-пористость) 3

Рисунок 2. Зависимость соотношение прочности на гель-пространство

Зависимость прочности от содержания цемента не так однозначно, как зависимость от w / c.При постоянной w / c прочность на сжатие сначала увеличивается, а затем уменьшается. Это из-за к тому, что при очень высоком содержании цемента содержание воды также значительно увеличился. В любом случае, с увеличением использования минерального добавок, использование цемента с высоким содержанием уменьшается, а замена минеральными добавками увеличивается.

Помимо факторов, связанных с цементным тестом, заполнитель соотношение цемента имеет незначительное влияние на прочность.Тип агрегата (что определяет его инженерные свойства) также влияет на прочность, особенно в высокопрочном бетоне.

В бетоне нормальной прочности несоответствие свойств при Интерфейс пасты и заполнителя большой. В результате микротрещины инициируются в межфазной зоне при очень низких уровнях нагрузки (в результате нагрузки, сосредоточенной вокруг областей с высокой жесткостью, т.е.е. агрегаты). Эти микротрещины распространяются дальше в раствор, локализовать и привести к окончательному разрушению бетона. Это поведение изображен на схематической диаграмме, показанной на рисунке 3. Как видно на этом показатель, при нагрузке ниже 30-40% трещины ограничены до микротрещин в ИТЗ. Когда уровень нагрузки увеличивается примерно до 50%, микротрещины увеличиваются. При более высоких нагрузках (~ 75%) эти трещины начинаются распространяется в строительный раствор, а затем локализуется, вызывая окончательный отказ.


В случае высокопрочного бетона следует использовать низкотемпературные и минеральные добавки укрепляют или уплотняют ITZ. В результате трещины принимают наименьший путь — через агрегаты. Таким образом, совокупный прочность в этом случае имеет прямое отношение к прочности бетона. когда агрегаты угловатые и слоистые, достигается низкая прочность, в отличие от равноразмерного агрегата.

Рисунок 3. Распространение трещины в бетоне нормальной прочности

Конечные эффекты

Конечные условия при загрузке бетона образцы имеют большое значение для прочности, измеренной в ходе испытания. Трение силы между торцевой плитой и бетоном стремятся сдерживать бетон от выпячивания наружу.Это ограничение увеличивает прочность бетона.

Обычно предполагается равномерная деформация по всему поперечному сечению бетонного образца изготавливается при испытании на одноосное сжатие. Однако, вблизи точек нагружения фактическое распределение напряжений может быть очень разные, как показано на рисунке 4. Согласно принципу Сен-Венана, если поперечный размер образца равен d, то конечные эффекты имеют учитываться для участков образца, удаленных менее чем на d от груза.Для участков, удаленных от груза более чем на d, допущение о равномерном распределении напряжений действительно.

Таким образом, отношение длины к диаметру (l / d), равное 2, является выбран для цилиндров, чтобы получить по крайней мере бесконечно малую сечение, подверженное равномерному сжимающему напряжению. Для образцов, имеющих меньше l / d, роль конечных эффектов будет значительной. Сжатие прочность бетона обычно увеличивается с уменьшением l / d (для соотношений ниже 2).Эффект увеличения l / d выше 2 не дает значительного изменения в силе. Однако при больших l / d эксцентриситет нагрузки может быть фактором, с которым нужно считаться.

Рисунок 4. Важность конечные эффекты при испытании на сжатие

Прочность бетона на разрыв

Хотя предел прочности бетона не импортером с точки зрения нагрузки, это важно для оценки растрескивание бетона в различных ситуациях.Как правило, растяжение Прочность составляет от 1/10 до 1/7 прочности на сжатие. Три метода обычно используются для определения свойств при растяжении: прямое растяжение, Разделить натяжение и прогиб.
Метод прямого натяжения является наиболее точным для измерения растяжения. ответ бетона. Однако этот эксперимент выполнить очень сложно, из-за трудности захвата концов образца для контрольная работа.Как показано на схематической диаграмме на рисунке 5, дробление бетона в захватах может произойти до того, как образец действительно развалится при растяжении (призматический или цилиндрические образцы — для наилучшего эффекта можно использовать самые маленькие следует использовать диаметр; однако это ограничено максимальным размером агрегата). Альтернативные методы, такие как приклеивание эпоксидной смолой к плитам, или можно использовать надрез для обеспечения разрушения при растяжении в образце.

Рисунок 5. Прямое натяжение тест

Как показано на Рисунке 6, испытание на растяжение проводится путем нагружения цилиндрического образца бетона по его длине. Это приводит к развитию растягивающих напряжений по центральному диаметр в боковом направлении (за исключением сжатия, очень близкого к точки погрузки).Когда эти напряжения превышают растягивающую способность бетон, образцы просто разделяются на две половины. Результирующий предел прочности на разрыв рассчитывается как:

Прочность на разрыв при разделении = 2P / (piLD)

где P — нагрузка при отказе, L и D — длина и диаметр цилиндра.

Рисунок 6. Разделенное натяжение тест

Идеальный метод определения прочности на разрыв бетона — это испытание на изгиб, поскольку оно соответствует реальной жизненной ситуации в RCC изгибных членах.Здесь призматический образец бетон загружается либо в средней точке, либо в двух равноудаленных точках с концов (см. рисунок 7). Разрушение образца происходит при изгибе когда растягивающее напряжение в нижней части балки превышает растягивающее емкость бетона, которая называется модулем разрыва. В напряжение можно рассчитать как:

Напряжение = Mc / I
где M = момент, c = расстояние от нейтральной оси и I = момент инерции поперечного сечения.

Преимущество третьей точки загрузки в том, что в зоне между двумя точками нагружения происходит только изгиб момент (сдвиг равен нулю).

В отличие от испытания на прямое растяжение, когда распределение деформации по сечению равномерное, здесь деформация распределение треугольное — репрезентативно для реальных ситуаций.

Рисунок 7.Растяжение при изгибе испытание бетона с использованием средней точки (вверху) и третьей точки (внизу) нагрузки устройства

Взаимосвязь между сжатием и растяжением прочность

Обычно при увеличении прочности на сжатие прочность на изгиб также увеличивается, но более медленными темпами. Таким образом отношение прочности на изгиб (ft) к прочности на сжатие (fc) продолжает снижаться с течением времени.Другие факторы, которые могут положительно повлиять на это соотношение:

  • Наличие раздробленного агрегата: первичные атрибуты дробленого заполнителя важны блокиратор и лучшее качество пасто-агрегатной связи.
  • Сортировка мелкого заполнителя: влияет на степень уплотнения смеси. Хорошо уплотненная смесь сможет выдержать растягивающие усилия. лучше.


Было предложено несколько соотношений между сжатием и прочность бетона на изгиб. Большинство из них имеют форму:
f t = k (f c ) n , где n изменяется в пределах 0,5 и 0,75.

Согласно IS 456 прочность на изгиб рассчитывается как:




Exp 9 Прочность на разрыв при разделении

Эксперимент №9:

Стандартный метод испытаний для определения прочности на разрыв при раскалывании цилиндрических образцов бетона. (ASTM C 496 / C 496 M-04)

сфера применения и значение:

Этот метод испытаний используется для определения прочности на разрыв цилиндрического образца бетона при раскалывании. Прочность на растяжение при раскалывании полезен для следующих целей;

  • Прочность на растяжение при раскалывании обычно больше, чем прочность на прямое растяжение, и ниже, чем прочность на изгиб (модуль разрыва).
  • Прочность на растяжение при раскалывании используется при проектировании конструкционных элементов из легкого бетона для оценки сопротивления сдвигу, обеспечиваемого бетоном, и для определения развернутой длины арматуры.

T = 2P / (ld)

где, T = предел прочности при расщеплении (указывается в кратных 0,05 МПа)

P = приложенная нагрузка l = длина образца (мм) d = диаметр образца (мм)

Аппарат:

  • Испытательная машина
  • Дополнительный подшипника бар или пластины (если диаметр или наибольший размер верхней поверхности подшипника или нижний подшипник блока меньше, чем длина цилиндра, подлежащих испытанию, должен быть использован дополнительный подшипник стержень или пластина из конструкционной стали.Пруток или пластина должны быть такими, чтобы нагрузка прикладывалась к образцу.)
  • Несущие полосы (две несущие полосы из фанеры номинальной толщиной 1/8 дюйма [3,2 мм], без дефектов, шириной примерно 1 дюйм [25 мм] и длиной, равной длине образца, либо немного превышающей ее). Для каждого образца должны быть предусмотрены опорные полосы между образцом и верхними и нижними опорными блоками испытательной машины или между образцом и дополнительными стержнями или пластинами, если они используются

Размер образца

Образец представляет собой цилиндр диаметром 150 мм и высотой 300 мм.Определите диаметр с точностью до 0,25 мм путем усреднения трех диаметров. Определите длину с точностью до 2 мм, усредняя как минимум две длины. Прочность на разрыв

Размер несущих полос

В соответствии со спецификациями ASTM несущие полосы должны быть толщиной 3,2 мм и шириной 25 мм. Нет ограничений по их длине. Прочность на разрыв

Скорость загрузки

Скорость нагружения должна быть такой, чтобы напряжение 0.7 — 1,4 МПа / мин.

Процедура:

Этот метод испытаний заключается в приложении диаметральной силы по длине цилиндрического бетона со скоростью в заданном диапазоне до разрушения. Эта нагрузка вызывает растягивающие напряжения в плоскости, содержащей приложенную нагрузку, и относительно высокие сжимающие напряжения в зоне непосредственно вокруг приложенной нагрузки. Хотя мы прикладываем сжимающую нагрузку, но из-за эффекта Пуассона возникает растяжение, и образец не выдерживает напряжения.Разрушение при растяжении происходит, а не при сжатии, потому что области приложения нагрузки находятся в состоянии трехосного сжатия, что позволяет им выдерживать гораздо более высокие сжимающие напряжения, чем можно было бы указать в результате испытания на прочность при одноосном сжатии. Для распределения нагрузки по длине цилиндра используются тонкие фанерные несущие полосы. Максимальная нагрузка, воспринимаемая образцом, делится на соответствующие геометрические коэффициенты для получения прочности на разрыв при раскалывании.Прочность на разрыв

Расчеты

Рассчитайте прочность образца на разрыв при раскалывании как T = 2P / (ld)

где: T = предел прочности при раскалывании, (фунт / кв. Дюйм или МПа),

P = максимальная приложенная нагрузка, указанная испытательной машиной, (фунт на или Н),

d = диаметр (дюйм или мм) l = длина (дюйм или мм) и

НАБЛЮДЕНИЯ И РАСЧЕТЫ:

Sr №

Максимальная приложенная нагрузка

Диаметр образца

Длина образца

Предел прочности при расщеплении

Тонн

N

мм

мм

МПа

1

13.5

132435

150

300

1,874

2

18

176580

150

300

2.498

В среднем

15,75

154508

150

300

2.186

C комментарии:

Прочность на разрыв при разделении. Испытание на растяжение при разделении, проведенное на цилиндре, показало такое же значение прочности при растяжении по сравнению со значением растяжения, полученным в результате эксперимента по испытанию на сжатие. Есть некоторая разница в обоих значениях, но эта разница очень мала. Сравнение обоих значений показано ниже. Прочность на разрыв

Прочность на сжатие

Предел прочности

Предел прочности при расщеплении

Разница в процентах

37.19

2,44

2.498

2,32

31,08

2,23

1,874

15,96

прочность на растяжение

Прочность на растяжение σ U T S или S U измеряет напряжение, необходимое для протягивания чего-либо, например каната, проволоки или несущей балки, до точки, где это ломает.

Рекомендуемые дополнительные знания

Пояснение

Предел прочности материала на разрыв — это максимальная величина растягивающего напряжения, которому он может быть подвергнут до разрушения. Определение отказа может варьироваться в зависимости от типа материала и методологии проектирования. Это важное понятие в инженерии, особенно в областях материаловедения, машиностроения и строительства.

Существует три типичных определения прочности на разрыв:

  • Предел текучести: напряжение, при котором деформация материала изменяется от упругой деформации до пластической деформации, вызывая его необратимую деформацию.
  • Максимальная прочность: максимальное напряжение, которое может выдержать материал.

Концепт

Различные определения предела прочности при растяжении показаны на следующем графике «напряжение-деформация» для низкоуглеродистой стали:

Металлы, включая сталь, имеют линейную зависимость напряжения от деформации вплоть до предела текучести, как показано на рисунке.В некоторых сталях напряжение падает после предела текучести. Это связано с взаимодействием атомов углерода и дислокаций в напряженной стали. Холоднодеформированные и легированные стали не проявляют этого эффекта. Для большинства металлов предел текучести четко не определен. Ниже предела текучести вся деформация может быть восстановлена, и материал вернется к своей исходной форме после снятия нагрузки. При напряжениях выше предела текучести деформация не восстанавливается, и материал не возвращается к своей первоначальной форме.Эта неустранимая деформация известна как пластическая деформация. Для многих применений пластическая деформация неприемлема, и предел текучести используется в качестве конструктивного ограничения.

После достижения предела текучести сталь и многие другие пластичные металлы претерпевают период деформационного упрочнения, в котором напряжение снова возрастает с увеличением деформации до предела прочности . Если материал разгружен в этой точке, кривая напряжения-деформации будет параллельна той части кривой между началом координат и пределом текучести.При повторной загрузке он снова будет следовать кривой разгрузки до предела прочности, который стал новым пределом текучести.

После того, как металл нагружен до предела текучести, он начинает «сужаться», поскольку площадь поперечного сечения образца уменьшается из-за пластического течения. Когда образование шейки становится значительным, это может привести к изменению инженерной кривой напряжения-деформации, где уменьшение напряжения коррелирует с увеличением деформации из-за геометрических эффектов. Это связано с тем, что инженерное напряжение и инженерная деформация рассчитываются исходя из исходной площади поперечного сечения до образования шейки.Если график построен с учетом истинного напряжения и истинной деформации , кривая всегда будет наклоняться вверх и никогда не будет разворачиваться, поскольку истинное напряжение корректируется с учетом уменьшения площади поперечного сечения. У материалов, нагруженных при сжатии, сужения не наблюдается. Пиковое напряжение на инженерной кривой «напряжение-деформация» известно как предел прочности при растяжении . После периода образования шейки материал разорвется, и накопленная упругая энергия будет высвобождена в виде шума и тепла.Напряжение на материале во время разрыва известно как разрывное напряжение .

Пластичные металлы не имеют четко определенного предела текучести. Предел текучести обычно определяется как «деформация смещения 0,2%». Предел текучести при смещении 0,2% определяется путем нахождения пересечения кривой напряжения-деформации с линией, параллельной начальному наклону кривой и пересекающей абсциссу на 0,002. Кривая напряжения-деформации, типичная для алюминия вместе с 0.Линия смещения 2% показана на рисунке ниже.

Хрупкие материалы, такие как бетон и углеродное волокно, не имеют предела текучести и не деформируются, что означает, что предел прочности и предел прочности на разрыв одинаковы. Наиболее необычная кривая напряжения-деформации показана на рисунке ниже. Типичные хрупкие материалы не показывают пластической деформации, но разрушаются, пока деформация является упругой. Одной из характеристик хрупкого разрушения является то, что две сломанные части можно собрать заново, чтобы получить ту же форму, что и исходный компонент.Типичная кривая напряжения-деформации для хрупкого материала будет линейной. Испытание нескольких одинаковых образцов приведет к разным напряжениям разрушения. Кривая, показанная ниже, будет типичной для хрупкого полимера, испытанного при очень низких скоростях деформации при температуре выше его температуры стеклования. Некоторые инженерные керамики демонстрируют небольшую пластичность при напряжениях чуть ниже, чем вызывающие разрушение, но начальная часть кривой является линейной.

Прочность на растяжение измеряется в единицах силы на единицу площади.В системе СИ единицами измерения являются ньютоны на квадратный метр (Н / м²) или паскали (Па) с соответствующими префиксами. Неметрические единицы измерения — фунты-сила на квадратный дюйм (фунт-сила / дюйм² или PSI). Инженеры в Северной Америке обычно используют единицы тысячи фунтов на квадратный дюйм, что составляет тысячу фунтов на квадратный дюйм.

Прочность каната на разрыв указывается в единицах силы, например в ньютонах, без указания площади поперечного сечения каната. Это часто свободно называют пределом прочности на разрыв, но это не совсем правильное использование термина.

В хрупких материалах, таких как скала, бетон, чугун или грунт, предел прочности при растяжении пренебрежимо мал по сравнению с прочностью на сжатие, и для многих инженерных приложений он принимается равным нулю. Стекловолокно имеет более высокий предел прочности на разрыв, чем сталь [2], но объемное стекло обычно не имеет. Это связано с фактором интенсивности напряжений, связанным с дефектами материала. По мере увеличения размера образца увеличивается и размер дефектов. Как правило, прочность на разрыв каната всегда меньше, чем прочность на разрыв отдельных волокон.

Предел прочности на разрыв можно определить как для жидкостей, так и для твердых тел. Например, когда дерево вытягивает воду от корней к верхним листьям путем транспирации, столб воды тянется вверх сверху за счет капиллярного действия, и эта сила передается вниз по столбу за счет его прочности на растяжение. Давление воздуха снизу также играет небольшую роль в способности дерева втягивать воду, но одного этого будет достаточно, чтобы поднять столб воды на высоту около десяти метров, а деревья могут расти намного выше этого.(См. Также кавитацию, которую можно рассматривать как следствие слишком сильного вытягивания воды.)

Типичная прочность на разрыв

Некоторые типичные значения прочности на растяжение некоторых материалов:

Этот список неполный; вы можете помочь, расширив его .

Материал Предел текучести
(МПа)
Предел прочности
(МПа)
Плотность
(г / см³)
Конструкционная сталь Сталь ASTM A36 250 400 7,8
Сталь, API 5L X65 (Fikret Mert Veral) 448 531 7.8
Сталь, высокопрочный сплав ASTM A514 690 760 7,8
Сталь, прядь предварительного напряжения 1650 1860 7,8
Стальная проволока 7,8
Сталь (AISI 1060 0,6% углерода) Фортепианная проволока 2200-2482 МПа [1] 7.8
Полиэтилен высокой плотности (HDPE) 26-33 37 0,95
Полипропилен 12-43 19,7-80 0,91
Нержавеющая сталь AISI 302 — холоднокатаный 520 860
Чугун 4,5% C, ASTM A-48 276 (??) 200
Титановый сплав (6% Al, 4% V) 830 900 4.51
Алюминиевый сплав 2014-T6 400 455 2,7
Медь 99,9% Cu 70 220 8,92
Купроникель 10% Ni, 1,6% Fe, 1% Mn, остальное Cu 130 350 8,94
Латунь прибл. 200+ 550 5.3
Вольфрам 1510 19,25
Стекло 50 (при сжатии) 2,53
Стекло E НЕТ 3450 2,57
Стекло S НЕТ 4710 2.48
Базальтовое волокно НЕТ 4840 2,7
Мрамор НЕТ 15
Бетон НЕТ 3
Углеродное волокно НЕТ 5650 1.75
Паучий шелк 1150 (??) 1200
Шелк шелкопряда 500
Арамид (кевлар или тварон) 3620 1,44
СВМПЭ 23 46 0,97
Волокна СВМПЭ [2] [3] (Dyneema или Spectra) 2300-3500 0.97
Вектран 2850-3340
Сосна (параллельно волокнам) 40
Кость (конечность) 104-121 130
Нейлон, тип 6/6 45 75
Резина 15
Бор НЕТ 3100 2.46
Кремний, монокристаллический (m-Si) Н / Д 7000 2,33
Карбид кремния (SiC) НЕТ 3440
Сапфир (Al 2 O 3 ) НЕТ 1900 3,9-4,1
Углеродная нанотрубка (см. Примечание выше) НЕТ 62000 1,34