Таблица прочности бетона в мпа: Прочность бетона в МПа, таблица, классы, марки |

Опубликовано в Разное
/
15 Сен 1972

Содержание

Прочность бетона в МПа, таблица, классы, марки |

О бетоне уже написаны горы справочной литературы. Зарываться в нее обычному застройщику нет смысла, ему достаточно знать, что такое прочность бетона в МПа, таблицу конкретных значений этого показателя и как эти цифры можно использовать.

Итак, прочность бетона (ПБ) на сжатие — это самый главный показатель, которым характеризуется бетон.

Конкретное цифровое значение этого показателя называется Классом бетона (В). То есть под этим параметром понимают кубиковую прочность, которая способна выдержать прилагаемое давление в МПа с фиксированным процентом вероятности разрушение образца не более 5 экземпляров из сотни.

Это академическая формулировка.

Но на практике строитель обычно пользуется другими параметрами.

Существует также такой показатель ПБ, как марка (М). Этот предел прочности бетона измеряется в кгс/см2. Если свести все данные о прочности бетона в МПа и кгс/см2 в таблицу, то она будет иметь вот такой вид.

Как обычно проводятся испытания на прочность? Бетонный куб размерами 150x150x150 мм берется из заданной области бетонной смеси, крепится с металлической специальной форме и подвергается нагрузке. Отдельно следует сказать о том, что подобная операция производится, как правило, на 28-е сутки после укладки смеси.

Что дают застройщику числовые значения данных (выраженных в МПа или) этой таблицы прочности бетона?

Они помогают правильно определить область применения продукта.

Например, изделие В 15 идет на сооружение ж/б монолитных конструкций, рассчитанных под конкретную нагрузку. В 25 — на изготовление монолитных каркасов жилых зданий и т.д.

Какие факторы влияют на ПБ?

  • Содержание цемента. Понятно, что ПБ будет тем выше (впрочем, только до известного предела), чем выше содержание цемента в смеси.
  • Активность цемента. Здесь зависимость линейная и повышенная активность предпочтительней.
  • Водоцементное отношение (В/Ц). С уменьшением В/Ц прочность увеличивается, с возрастанием, наоборот, уменьшается.

Как быть, если возникла необходимость перевести МПа в кгс/см2? Существует специальная формула.

0,098066 МПа = 1 кгс/см2.

Или (если немного округлить) 10 МПа = 100 кгс/см2.

Далее следует воспользоваться данными таблицы прочности бетона и произвести нужные расчеты.

Egor11

Соответствие класса бетона (В) и марки (М) и их определение

Прочность бетона на сжатие — это основной показатель, которым характеризуют бетон. В настоящее время, встречаются две системы выражения данного показателя, а именно:

Класс бетона, B — это так называемая кубиковая прочность (т.е. сжимаемый образец в форме куба) показывающая выдерживаемое давление в МПа, с долей вероятности разрушения не более 5 единиц из 100 испытуемых образцов. Обозначается латинской буквой B и числом показывающим прочность в МПа. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Марка бетона, M — это предел прочности бетона на сжатие, кгс/см

2. Обозначается латинской буквой М и числами от 50 до 1000. Максимальное допустимое отклонение прочности бетона 13,5%. Согласно ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» установлено следующее соответствие марки бетона его классу.

Соответствие марки бетона (М) классу (В) и прочности на сжатие
Марка бетона, М Класс бетона, B Прочность, МПа Прочность, кг/см2
М50 B3.5 4.5 45.8
М75 B5
6.42
65.5
М100 B7,5 9.63 98.1
B10 12.84 130.9
М150 В12,5 16.05 163.7
М200 В15 19.26 196.4
М250 В20 25.69 261.8
М300 В22,5 28.9 294.6
В25 32.11 327.3
М350 В27,5 35.32 360
М400 В30 38.35 392.8
М450 В35 44.95 458.2
М500 В40 51.37 523.7
М600 В45 57.8 589.2
М700 В50 64.2 654.6
М750 В55 71.64 720.1
М800 В60 77.06 785.5
М900 В65 / B70    
М1000 В75 / B80  
 

Определение Марки и Класса бетона

Марка бетона и его класс, при нормальных условиях температуры и влажности определяются, как правило, спустя 28 дней со дня его заливки, или расчет ведется с учетом коэффициента.

Определение прочности бетона по Шору склерометром (молотком Шмидта)

Одним из наиболее распространенных и эффективных способов быстрого измерения прочности бетона на сжатие или его марки, является измерение склерометром, или как его еще называют, молоток Шмидта. Контроль прочности бетона таким методом определяется по ГОСТ 22690-88 «Бетоны: определение прочности механическими методами неразрушающего контроля». Так называемый, метод измерения твердости по Шору методом отскока.

Принцип действия молотка Шмидта основан на измерении прочности бетона методом упругого отскока. Боек бъется о поверхность бетона и отскакивает. Боек устанавлвает указатель на шкале склерометра на максимальную высоту отскока. Таким образом, сняв несколько проб, вычисляется средний показатель, определяющий марку бетона.

К сожалению, данный метод не дает абсолютно точных показаний так как на высоту отскока бойка влияют и прочие факторы такие как шероховатость поверхности, толщина испытуемого образца, методов уплотнения бетона при его заливке, и соответвенное его общая структура и прочие факторы. Так что погрешность в показаниях склероскопу (склерометру) практически неизбежна, но она и чрезвычайно мала.

Соответствие высоты упругого отскока по показаниям шкалы молотка Шмидта (склерометра) классу бетона (B) и его марке (M) приведены в следующей таблице:

Соответствие Марки и Класса бетона показаниям шкалы склерометра (молотка Шмидта) по направлению удара в соответствии с графиком тарировочной кривой
Марка бетона, М Класс бетона, B Вертикально сверху, ед Горизонтально, ед. Вертикально снизу, ед
М100 B7,5 10 13 20
B10 12 18 23
М150 B12,5 20 24 28
М200 В15 24 28 32
М250 В20 30 34 38
М300 В22,5 34 37 41
М350 В27,5 38 41 45
М400 В30 41 43 47
М450 В35 44 47 50
М500 В40 47 49 52
М600 В45 49 52 55

таблица на сжатие по классам в МПа, от чего зависит

Прочность – это техническая характеристика, по которой определяется способность выдерживать механические или химические воздействия. Для каждого этапа строительства требуются материалы с разными свойствами. Для заливки фундамента здания и возведения стен применяется бетон разных классов. Если использовать материал с низким прочностным показателем для строительства конструкций, которые будут подвергаться значительным нагрузкам, то это может привести к растрескиванию и разрушению всего объекта.

Оглавление:

  1. От чего зависит значение прочности?
  2. Способы проверки качества бетона
  3. График набора прочности
  4. Маркировка растворов

Как только в сухую смесь добавляется вода, в ней начинается химический процесс. Скорость его протекания может увеличиваться или уменьшаться из-за многих факторов, например, температуры или влажности.

Что влияет на прочность?

На показатель оказывают влияние следующие факторы:

  • количество цемента;
  • качество смешивания всех компонентов бетонного раствора;
  • температура;
  • активность цемента;
  • влажность;
  • пропорции цемента и воды;
  • качество всех компонентов;
  • плотность.

Также он зависит количества времени, которое прошло с момента заливки, и использовалось ли повторное вибрирование раствора. Наибольшее влияние оказывает активность цемента: чем она выше, тем больше получится прочность.

От количества цемента в смеси также зависит прочность. При повышенном содержании он позволяет увеличить ее. Если же использовать недостаточное количество цемента, то свойства конструкции заметно снижаются. Увеличивается этот показатель лишь до достижения определенного объема цемента. Если засыпать больше нормы, то бетон может стать слишком ползучим и дать сильную усадку.

В растворе не должно быть слишком много воды, так как это приводит к появлению в нем большого количества пор. От качества и свойств всех компонентов напрямую зависит прочность. Если для замешивания использовались мелкозернистые или глинистые наполнители, то она снизится. Поэтому рекомендуется подбирать компоненты с крупными фракциями, так как они значительно лучше скрепляются с цементом.

От однородности замешанной смеси и применения виброуплотнения зависит плотность бетона, а от нее – прочность. Чем он плотнее, тем лучше скрепились между собой частицы всех компонентов.

Способы определения прочности

По прочности на сжатие узнаются эксплуатационные характеристики сооружения и возможные на него нагрузки. Вычисляется этот показатель в лабораториях на специальном оборудовании. Используются контрольные образцы, сделанные из того же раствора, что и отстроенное сооружение.

Также вычисляют ее на территории строящегося объекта, узнать можно разрушаемым или неразрушаемым способами. В первом случае либо разрушается сделанная заранее контрольная проба в виде куба со сторонами 15 см, либо с помощью бура из конструкции берется образец в виде цилиндра. Бетон устанавливается в испытательный пресс, где на него оказывается постоянное и непрерывное давление. Его увеличивают до тех пор, пока проба не начнет разрушаться. Показатель, полученный во время критической нагрузки, применяется для определения прочности. Этот метод разрушения пробы является самым точным.

Для проверки бетона неразрушаемым способом используется специальное оборудование. В зависимости от типа приборов он делится на следующие:

  • ультразвуковой;
  • ударный;
  • частичное разрушение.

При частичном разрушении на бетон оказывают механическое воздействие, из-за чего он частично повреждается. Провести проверку прочности в МПа этим методом можно несколькими способами:

  • отрывом;
  • скалыванием с отрывом;
  • скалыванием.

В первом случае к бетону на клей крепится диск из металла, после чего его отрывают. То усилие, которое потребовалось для его отрыва, и используется для вычисления.

Метод скалывания – разрушение скользящим воздействием со стороны ребра всего сооружения. В момент разрушения регистрируется значение приложенного давления на конструкцию.

Второй способ – скалывание с отрывом – показывает наилучшую точность по сравнению с отрывом или скалыванием. Принцип действия: в бетоне закрепляются анкера, которые впоследствии отрываются от него.

Определение прочности бетона ударным методом возможно следующими путями:

  • ударный импульс;
  • отскок;
  • пластическая деформация.

В первом случае фиксируется количество энергии, создаваемой в момент удара по плоскости. Во втором способе определяется величина отскока ударника. При вычислении методом пластической деформации используются приборы, на конце которых расположены штампы в виде шаров или дисков. Ими ударяют о бетон. По глубине вмятины вычисляются свойства поверхности.

Метод с помощью ультразвуковых волн не является точным, так как результат получается с большими погрешностями.

Набор прочности

Чем больше прошло времени после заливки раствора, тем выше стали его свойства. При оптимальных условиях бетон набирает прочность на 100 % на 28-ой день. На 7-ой день этот показатель составляет от 60 до 80 %, на 3-ий – 30 %.

Рассчитать приблизительное значение можно по формуле: Rb(n) = марочная прочность*(lg(n)/lg(28)), где:

  • n – количество дней;
  • Rb(n) – прочность на день n;
  • число n не должно быть меньше трех.

Оптимальной температурой является +15-20°C. Если она значительно ниже, то для ускорения процесса затвердения необходимо использовать специальные добавки или дополнительный обогрев оборудованием. Нагревать выше +90°C нельзя.

Поверхность должна быть всегда влажной: если она высохнет, то перестает набираться прочность. Также нельзя допускать замерзания. После полива или нагрева бетон снова начнет повышать свои прочностные характеристики на сжатие.

График, показывающий, сколько времени требуется для достижения максимального значения при определенных условиях:

Марка по прочности на сжатие

Класс бетона показывает, какую максимальную нагрузку в МПа он выдерживает. Обозначается буквой В и цифрами, например, В 30 означает, что куб со сторонами 15 см в 95% случаев способен выдержать давление 25 МПа. Также прочностные свойства на сжатие разделяют по маркам – М и цифрами после нее (М100, М200 и так далее). Эта величина измеряется в кг/см2. Диапазон значений марки по прочности – от 50 до 800. Чаще всего в строительстве применяются растворы от 100 и до 500.

Таблица на сжатие по классам в МПа:

Класс (число после буквы – это прочность в МПа)МаркаСредняя прочность, кг/см2
В 5М7565
В 10М150131
В 15М200196
В 20М250262
В 30М450393
В 40М550524
В 50М600655

М50, М75, М100 подходят для строительства наименее нагружаемых конструкций. М150 обладает более высокими прочностными характеристиками на сжатие, поэтому может применяться для заливки бетонных стяжек пола и сооружения пешеходных дорог. М200 используется практически во всех типах строительных работ – фундаменты, площадки и так далее. М250 – то же самое, что и предыдущая марка, но еще выбирается для межэтажных перекрытий в зданиях с малым числом этажей.

М300 – для заливки монолитных оснований, изготовления плит перекрытий, лестниц и несущих стен. М350 – опорные балки, фундамент и плиты перекрытий для многоэтажных зданий. М400 – создание ЖБИ и зданий с повышенными нагрузками, М450 – плотины и метро. Марка меняется в зависимости от количества содержащегося в нем цемента: чем больше его, тем она выше.

Чтобы перевести марку в класс, используется следующая формула: В = М*0,787/10.

Перед сдачей в эксплуатацию любого здания или другого сооружения из бетона оно обязательно должно быть проверено на прочность.

маркировка, таблица на сжатие по классам в мпа, уход зимой и летом

Бетон — недорогой и универсальный материал, который подойдет для строительства загородного дома, бани или гаража. Его не нужно дополнительно обрабатывать в отличие от дерева или железа. Грунтовые воды, высокая влажность и агрессивная среда не страшны ему, если выбрать подходящую марку.

Оглавление:

  1. От чего зависит прочность?
  2. Классы и марки бетона
  3. Уход летом и зимой
  4. Исследование готовых конструкций

Важнейшая характеристика этого материала — прочность. Она определяет сферу его применения. Если выбрать низкую марку, сооружение разрушится раньше срока. При несоблюдении технологии работ даже высокий показатель не станет гарантией надежности. Прочность на сжатие — это давление, которое он способен выдержать, не разрушаясь. Его измеряют в мегапаскалях (мПа). Класс (B) — это результаты таких испытаний. Бетон отличается от марки только тем, что выражает значение гарантированной прочности на сжатие. Это значит, что в 95 % случаев он выдерживает максимальное давление.

Что влияет на показатель?

1. Соотношение воды и цемента.

Цемент способен впитывать определенное количество жидкости. Поэтому, если воды слишком много, то во время застывания она высыхает, создавая свободное пространство между наполнителями, что ухудшает прочность материала. Если жидкости добавить мало, то клеящие свойства цемента не активируются полностью.

2. Качество и марка цемента.

Этот ингредиент служит клеем для песка и щебня. Чтобы изготовить самые используемые в строительстве классы, применяют портландцемент М300-М500. Пропорции зависят от марки. Кроме того, если его хранить неправильно и долго, то качество упадет. Например, М500 за 2 месяца станет М400 даже на складе с хорошими условиями.

3. Транспортировка и бетонирование.

После приготовления смесь необходимо постоянно перемешивать, иначе она быстро потеряет свои свойства. Работать с бетоном без пластификаторов сложно уже через 2-3 часа, а добавки способны продлить этот период еще на несколько часов. Процесс твердения медленно начинается сразу после того, как раствор развели, поэтому обязательно использовать специальный транспорт и бетоносмеситель для его заливки в фундамент и другие крупные конструкции.

4. Условия набора прочности.

Необходимо создать все условия, чтобы добиться заявленной марки. Дальше в тексте будет раздел, посвященный этому вопросу.

5. Щебень.

Некоторые строители творчески подходят к выбору наполнителей для бетонной смеси, применяя все подручные материалы. Такой прием приведет к значительному снижению прочности на сжатие, а в результате ваша постройка не будет надежной. Для фундамента подойдет мелкий щебень 5-20 мм, для крыльца или других конструкций с небольшими нагрузками его размеры могут доходить до 35-40 мм. Иногда два вида щебня смешивают, чтобы они равномерно заполняли все пространство.

Щебень бывает гравийным и гранитным. Второй прочнее, поэтому его используют для изготовления высоких классов, предназначенных для больших нагрузок. Бетон на гравии применяют для строительства небольших домов.

6. Песок.

Качественный раствор делают на основе песка с фракциями 1,3-3,5 мм. В песке из карьера много глины и мелких камней, а частицы имеют неоднородный размер. Этот наполнитель должен быть вымыт и просеян. Речной песок намного лучше, так как он чистый и более однородный.

Маркировка

Эта характеристика обозначает усредненный предел прочности на сжатие бетона. Ее выражают в кгс/кв.см. Для строителя марка и класс — это одно и то же. Но в проектах домов и нормативной документации используют классы, а продают бетон по маркам.

Таблица соответствия популярных классов и марок:

МаркаКласс (число после буквы «B» — прочность в мПа)
М150B10
М200B15
М250B20
М300B22,5
М350B25

Приступать к дальнейшим строительным работам после заливки можно только через неделю. Бетон набирает прочность на сжатие в течение всего срока службы, чем старше здание, тем оно прочнее. Он достигает марочной прочности через 28 дней. Чтобы ваш дом простоял долго, важно создать материалу наилучшие условия.

Многие думают, что бетонный раствор начинает твердеть через какое-то время после разведения. Это не так, процесс затвердевания начинается сразу же: цемент постепенно склеивает все составные элементы. Поэтому важно постоянно перемешивать смесь во время бетонирования. Работы должны быть закончены максимально быстро.

Особенности ухода в разное время года

1. Летом.

Портландцементу необходима влажная среда для качественного склеивания наполнителей, поэтому в сухую погоду поверхность нужно ежедневно поливать небольшим количеством воды. Прямое солнце вредно для только что залитой бетонной смеси, лучше создать над ним тень.

2. Зимой.

Если температура воздуха падает ниже нуля, набор прочности останавливается, так как вода замерзает, но есть методы, решающие эту проблему. Важно, чтобы бетон набрал хотя бы часть заявленного параметра. Например марки М200-М300 могут подвергаться охлаждению, когда достигнут 40 % своей прочности, то есть как минимум 10 мПа. Противоморозные добавки. Использование специальных солей популярно в частном строительстве, но их нельзя добавлять слишком много, так как прочность бетона при этом понижается.

  • Электрический обогрев. Самый надежный способ, но в России даже крупные застройщики редко используют его, так как это очень дорого.
  • Укрытие утеплителями и ПВХ пленкой. Бетон выделяет много тепла, когда твердеет. При нулевой температуре такой метод не даст воде замерзнуть, но от сильных морозов он не спасет.

Главный враг прочности бетона — резкие колебания температур. Если он оттаивает и замерзает несколько раз в первые дни после заливки, его прочность может снизиться в разы.

3. Бетон и дождь.

Через несколько часов после заливки дождь не причинит особого вреда. Но если перед бетонированием стоит пасмурная погода и есть вероятность осадков, рекомендуется соорудить навес или подготовить пленку. Второй вариант замедлит процесс твердения, так как цементу необходим воздух. Небольшая морось не причинит бетону сильного вреда, хотя его поверхность уже не будет гладкой. Но ливень может стать серьезной проблемой.

4. График набора прочности в зависимости от температуры.

Числа в таблице — процент от заявленной прочности на день, указанный в первом столбике. Это средние показатели для марок М300-М400, сделанных на основе портландцемента М400-М500. Наиболее подходящая температура для затвердевания варьируется от +15 до +20 градусов.

Сутки

Температура воздуха

0+5+10+20+30
159122335
21219254055
31827375065
52838506580
73548587590
1450627290100
28657785100

По правилам специалисты проводят процедуру определения прочности на нескольких образцах с каждой партии. Бетон заливают в квадратную форму с размером ребра 100-300 мм, оставляют эту конструкцию на 28 дней при температуре +20, в стопроцентной влажности. Как уже было сказано, в течение этого времени происходит набор прочности бетона. Затем инженеры ставят куб под гидравлический пресс и давят на него, пока бетон не начнет разрушаться. После они вычисляют прочность в мПа. Если вы интересуетесь подробностями процедуры, посмотрите ГОСТ 10180-2012, где перечислены все необходимые условия.

Способы определения прочности

В современных лабораториях используют и другие методы, но для точного определения прочности на сжатие их применяют в комплексе. Некоторые приборы позволяют проводить исследования уже готовых конструкций.

Наиболее популярные из них:

1. Метод скалывания ребра. Измеряется сила усилия, необходимая для его скола.

2. Ударный импульс. Регистрируется энергия удара.

3. Пластическая деформация. Замеряется отпечаток воздействия на бетон.

4. Ультразвуковой способ. Единственный, который позволяет приблизительно определить прочность, не повреждая материал. Но его применяют только для бетона не более 40 мПа. Впрочем, такие высокие марки почти не используются в строительстве домов.

Точно определить марку самостоятельно невозможно, хотя при сильном нарушении технологии производства цвет становится почти белым, а поверхность легко царапается. Чтобы узнать прочность бетона на сжатие, вы можете принести образец в независимую лабораторию. Для этого сколотите деревянную форму, тщательно утрамбуйте смесь и храните в максимально приближенных к идеальным условиях.

Прочность бетона на сжатие, класс, таблица в мпа

Прочность бетона на сжатие традиционно считается одним из основных показателей, характеризующих свойства бетона. Данный параметр выражается в двух понятиях – классе и марке бетона, которые учитываются при выборе смеси для реализации тех или иных работ, выступают главными из технических характеристик, чрезвычайно важны для гарантии способности застывшего монолита выдерживать определенные нагрузки, что сказывается на прочности, надежности, долговечности.

Определенный класс бетона по прочности на сжатие маркируется буквой В и определенной цифрой, демонстрирует так называемую кубиковую прочность (когда образец в форме куба сжимают под прессом и фиксируют отметку, на которой он разрушается). Считается давление в МПа, предполагает вероятность разрушения при указанном показателе максимум 5 единиц из 100 испытуемых. Регламентируется СНиП 2.03.01-84.

Прочность бетона (МПа) может быть разной – классы дифференцируются в пределах 3.5-80 (всего существует 21 вид). Самыми популярными стали около десятка смесей с классами В15 и В20, В25 и В39, В40. Любой класс приравнивается к соответствующей ему марке (аналогичным образом правило работает наоборот). Значение прочности бетона в МПа (класс) чаще всего указывается в проектной документации, а вот поставщики реализуют смеси с указанием марки.

Марка бетона обозначается буквой М и цифровым индексом в диапазоне 50-1000. Регламентируется ГОСТом 26633-91, соответствует определенным классам, допустимым считается отклонение прочности максимум на 13.5%. Для марки бетона основными требованиями являются объем/качество цемента в составе. В свою очередь, марка обозначается в кгс/см2, определение марки возможно после полного застывания и затвердевания смеси (то есть, минимум через 28 суток после заливки).

Чем выше цифра в индексах класса и марки, тем более прочным будет бетон и тем выше его стоимость (как при покупке уже готового раствора, так и при самостоятельном замесе за счет большего объема цемента и более высокой его марки).

С учетом вышеизложенных фактов основная задача мастера – определить идеальные характеристики для раствора с учетом сферы использования и предполагаемых нагрузок. Ведь приготовление слишком прочного бетона приведет к неоправданным расходам, недостаточно прочного – к разрушению конструкции. Обычно средняя прочность бетона для тех или иных работ, конструкций указывается в ГОСТах, СНиПах – эти значения и берут за ориентир.

Виды материала по прочности на сжатие:
  1. Теплоизоляционные смеси – от В0.5 до В2.
  2. Конструкционно-теплоизоляционный раствор – от В2.5 до В10.
  3. Смеси конструкционные – от В12.5 до В40.
  4. Особые бетоны для усиленных конструкций – выше В45.

Методы и испытания бетона на прочность

Для определения марки и класса бетона используют разнообразные методы – все они относятся к категориям разрушающих и неразрушающих. Первая группа предполагает проведение испытаний в условиях лаборатории посредством механического воздействия на образцы, которые были залиты из контрольной смеси и полностью выстояны в указанные сроки.

Для проведения исследований используют специальный пресс, который сжимает опытные образцы и демонстрирует предел прочности при сжатии. Разрушение – наиболее верный и точный метод исследования бетона на прочность таких видов, как сжатие, изгиб, растяжение и т.д.

Основные неразрушающие методы исследований:
  • Воздействие ударом.
  • Разрушение частичное.
  • Исследование с использованием ультразвука.

Ударное воздействие может быть разным – самым примитивным считается ударный импульс, который фиксирует динамическое воздействие в энергетическом эквиваленте. Упругий отскок определяет параметры твердости монолита в момент отскока бойка ударной установки.

Также используется метод пластической деформации, который предполагает обработку исследуемого участка особой аппаратурой, которая оставляет на монолите отпечатки определенной глубины (по ним и определяют степень прочности).

Частичное разрушение также может быть разным – скол, отрыв и комбинация данных способов. Если для испытаний используется метод скола, то ребро изделия подвергают особому скользящему воздействию для откалывания части и определения прочности. Отрыв предполагает использование специального клеящего состава, которым на поверхности крепят металлический диск и потом отрывают. При комбинировании данных способов анкерное устройство крепят на монолит, а потом отрывают.

Когда используется ультразвуковое исследование, применяют специальный прибор, способный измерить скорость прохождения ультразвуковых волн, проникающих в монолит. Основное преимущество данной технологии – она позволяет изучать не только поверхность, но и внутреннюю структуру бетона. Правда, в процессе исследований велика вероятность погрешности.

Контроль прочности бетона

Для того, чтобы бетонный раствор точно соответствовал указанным параметрам и выдерживал нагрузки, за его качеством следят еще на этапе приготовления. Прежде, чем готовить смесь, обязательно изучают рецепт, требования к компонентам и их пропорциям.

Основные критерии для контроля и проверки бетона:
  • Соответствие используемого цемента указанным в рецепте маркам – так, для приготовления бетона М300 точно не подойдет цемент М100, даже при условии его большого объема. Чем выше число рядом с буквой М в маркировке цемента, тем более прочным получится раствор.
  • Объем жидкости в растворе – чем больше воды в смеси, тем активнее влага испаряется в процессе высыхания и может провоцировать появление пустот, когда идет затвердевание.
  • Качество и фракция наполнителей – шероховатые частицы неправильной формы обеспечивают наиболее крепкое сцепление ингредиентов в составе бетона, что в процессе твердения дает требуемый результат в виде высокой прочности. Грязный наполнитель может понизить характеристики бетона по прочности на растяжение и сжатие.

  • Тщательность смешивания компонентов на всех стадиях приготовления раствора – по технологии раствор замешивается в исправной бетономешалке или на производстве в течение длительного времени.
  • Квалификация работников – также играет важную роль, так как даже при условии применения качественной смеси В20, к примеру, прочность может быть снижена из-за неправильной укладки, отсутствия уплотнения (вибрация обеспечивает повышение прочности бетона на 30%).
  • Условия застывания и эксплуатации – лучше всего, когда бетон застывает и приобретает твердость при температуре воздуха +15-25 градусов и высокой влажности. В таком случае можно говорить о точном соответствии монолита его марке – если был залит бетон В15, то и демонстрировать будет его технические характеристики.

Прочность бетона: таблица

Бетон по прочности на растяжение, при изгибе, воздействии других нагрузок демонстрирует определенные значения. Далеко не всегда они соответствуют указанным в ГОСТе и проектной документации, часто есть погрешность, которая может быть губительной для монолита и всей конструкции или же не оказывать никакого воздействия.

Виды прочности бетона (на сжатие, изгиб, растяжение и т.д.):
  1. Проектная – та, что указывается в документах и предполагает значения при полной нагрузке на бетонную конструкцию. Считается в затвердевшем монолите, по истечении 28 дней после заливки.
  2. Нормированная – значение, которое определяется по техническим условиям или ГОСТу (идеальное).
  3. Фактическая – это среднее значение, полученное в результате выполненных испытаний.
  4. Требуемая – минимально подходящий показатель для эксплуатации, который устанавливается в лаборатории производств и предприятий.
  5. Отпускная – когда изделие уже можно отгружать потребителю.
  6. Распалубочная – наблюдается в момент, когда бетонное изделие можно доставать из форм.

Виды прочности, касающиеся марки бетона и его качества: на сжатие и изгиб, осевое растяжение, а также передаточная прочность. Бетон напоминает камень – прочность на сжатие бетона обычно намного выше, чем на растяжение. Поэтому основной критерий прочности монолита – его способность выдерживать определенную нагрузку при сжатии. Это самый значимый и важный показатель.

Так, к примеру, показатели бетона В25 (класс прочности) и марки М350: средняя стойкость к сжатию до 350 кгс/м2 или до 25 МПа. Реальные значения обычно чуть ниже, так как на прочность оказывают влияние множество факторов. У бетона В30 будут соответствующие показатели и т.д.

Чтобы определить данные показатели, создают специальные кубы-образцы, дают им застыть, а затем отправляют под лабораторный пресс специальной конструкции. Давление постепенно увеличивают и фиксируют в момент, когда образец треснул или рассыпался.

Определяющее условие для присвоения марки и класса бетону – расчетная прочность на сжатие, которая определяется после полного схватывания и застывания монолита (28 суток занимает процесс).

Именно по прошествии 28 суток бетон достигает показателя расчетной/проектной прочности по марке. Прочность на сжатие – самый точный показатель механических свойств монолита, его стойкости к нагрузкам. Это своеобразная граница уже затвердевшего бетона к воздействующему на него механическому усилию в кгс/м2. Самая большая прочность у бетона М800/М900, самая низкая – у М15.

Прочность на изгиб повышается при увеличении индекса марки. Обычно показатели изгиба/растяжения ниже, чем нагрузочная способность. Молодой бетон демонстрирует значение в районе 1/20, старый – 1/8. Данный параметр учитывается на проектном этапе строительства. Способ определения: из бетона заливают брус 120х15х15 сантиметров, дают затвердеть, потом устанавливают на подпорки (расстояние между ними 1 метр), в центре помещают нагрузку, увеличивая ее постепенно, пока образец на разрушится.

Прочность высчитывается по формуле Rизг = 0,1PL/bh3, тут:
  • L – расстояние между подпорками;
  • Р – маса нагрузки и образца;
  • Н, b, h – ширина/высота сечения бруса.

Прочность считается в Btb и обозначается цифрой в диапазоне 0.4-8.

Осевое растяжение в процессе проектирования учитывают редко. Этот параметр важен для определения способности монолита не покрываться трещинами при ощутимых перепадах влажности воздуха, температуры. Растяжение представляет собой некоторую составляющую, взятую от прочности на изгиб. Определяется сложно, часто образцы балок растягивают на специальном оборудовании. Актуально значение для бетона, который используется в сферах, исключающих возможность появления трещин.

Передаточная прочность – это нормируемое значение прочности бетонного монолита напряженных элементов при передаче на него силы натяжения армирующих элементов. Данный показатель предусматривается нормативными документами, ТУ для разных видов изделий. Обычно назначают минимум 70% проектной марки, многое зависит от свойств арматуры.

Прочность бетона на 7 и 28 сутки: ГОСТ, таблица

Бетоны бывают разными. Как правило, все виды по маркам и классам делят на легкие, обычные и тяжелые (часто последние две группы объединяют, так как все обычные бетоны считаются тяжелыми).

Основные группы бетонов по прочности:
  1. Легкие – марки от М5 до М35 подходят для заливки ненесущих конструкций, от М50 до М75 идут на подготовительные работы до заливки, М100 и М150 актуальны для перемычек, конструктива, малоэтажного строительства.
  2. Обычные бетоны – самые распространенные и часто применяемые в ремонтно-строительных работах: М200/М300 используют для выполнения фундаментов, отмосток, полов, стяжек, бордюров, подпорок, лестниц и т.д. М250 В20 демонстрирует прочность 262 кгс/м2 и давление 20 МПа. М350 и М400 применяют для монолитных, несущих конструкций многоэтажных зданий, чаш бассейнов.
  3. М450 и выше – тяжелые бетоны, обладающие высокой прочностью и плотностью, используют для особых конструкций, разного типа военных объектов.

Таблица в МПа

Прочность бетона – самый важный показатель, который напрямую влияет на все остальные технические характеристики материала, сферу применения, способность выдерживать предполагаемые нагрузки. Поэтому в процессе выбора марки и класса стоит учитывать СНиП и ГОСТы, а при проверке материала на соответствие уделять внимание результатам исследования и соответствующим документам.

Прочность бетона — таблица определения класса

Дата публикации: 17.02.2021

Согласно действующему техническому регламенту — ГОСТ 26633-2015 тяжелые бетоны классифицируются по следующим показателям:

  • прочности, от В7,5 до В120;
  • морозостойкости, от F50 до F1000;
  • водонепроницаемости от W2 до W20;
  • истираемости: G1, G2, G3.

Основной характеристикой тяжелого бетона является показатель прочности бетонных кубиков в МПа, принятый с коэффициентом 0,95, учитывающим возможную неоднородность образцов одной партии — класс прочности бетона на сжатие В.

Класс прочности бетона на сжатие В — средняя величина, полученная в результате испытания партии кубических образцов из одной партии. На сжатие испытываются от 2 до 6 бетонных кубиков со стороной 10, 15 (базовый размер), 20, 25 и 30 см (ГОСТ 10180-2012). Подготовленные к испытаниям образцы должны укладываться в поверенные формы и твердеть при стандартных величинах температуры 20°С ±3°С и относительной влажности — 95% ±5% в течение 28 суток.

Прочность каждого образца при испытаниях на сжатие рассчитывается с точностью до 0,1 МПа с учетом величины разрушающей нагрузки, опорной площади образца и масштабного коэффициента, приводящего фактический размер образца к базовому. Фактическую прочность бетона всей партии определяют, как среднюю прочность серии единичных образцов одной партии с учетом коэффициента вариации показателя прочности.

Показатели наиболее употребительных классов прочности тяжелых бетонов:

Класс бетона по прочности на сжатие

Средняя прочность бетона, кг/см2 с учетом коэффициента вариации 13,5%,

В7,5

98,2

В10

131,0

В12,5

163,7

В15

196,5

В20

261,9

В22,5

294,4

В25

327,4

В30

392,9

В35

458,4

В40

523,9

В45

589,4

В50

654,8

В55

720,3

В60

785,8

На сферу использования тяжелого бетона в первую очередь влияет его прочность, например:

  • B7,5 используется в качестве подготовок автомобильных дорог, для устройства фундаментов с малой нагрузкой, отмосток зданий, парковых дорожек, стяжек пола;
  • B10 — B12,5 применяется для бетонирования несущих конструкций объектов малоэтажной застройки;
  • B15 — B22,5 предназначены для устройства монолитных фундаментов и перекрытий, зданий нормальной этажности, бетонирования подпорных стенок;
  • B25 — B30 — предназначены для устройства ответственных конструкций, в т.ч. ростверков и фундаментов, несущих конструкций монолитного каркаса, ванн бассейнов, емкостных сооружений;
  • B35 — B60 — предназначены объектов транспортного и гидротехнического строительства оборонного назначения, сооружений башенного типа, атомных электростанций и др.

Прочностные показателя тяжелого бетона зависят преимущественно от соотношения в его составе ингредиентов:

  • цемента;
  • крупного заполнителя — известкового, гравийного или гранитного щебня;
  • мелкого заполнителя — речного или карьерного песка, очищенных от ильных и глинистых примесей.

Так в бетоне класса В7,5 соотношение цемента, песка и щебня 1:4,6:7,0 трансформируется в 1:0,8:2,0 для бетона класса В60, причем если в малопрочном бетоне можно использовать известковый щебень и стандартный песок, то для изготовления бетона высокой прочности необходим только гранитный щебень и обогащенный песок.


Другие статьи по теме:

 

Прочность бетона — главный качественный показатель.

Важнейший показатель для бетона – прочность бетона при сжатии. В сравнении с природными материалами(например, щебень) бетон лучше сопротивляется именно сжатию, чем растяжению, поэтому мерой прочности служит предел прочности при сжатии.

Именно из-за этих свойств бетона здания и другие сооружения проектируют учитывая, что бетон принимает нагрузки на сжатие. Но в некоторых случаях берут во внимание  прочность на растяжение либо на растяжение при изгибе.

Как определить прочность бетона?

Чтобы определить прочность бетона и соответственно марку/класс проводят испытания – бетонный куб (размеры 15x15x15 см), проба берется из бетонной смеси на объекте/заводе, переносится в специальную металлическую форму. Испытания проводятся на 28е сутки ОБЯЗАТЕЛЬНО после твердения в так называемых нормальных условиях (t- 15-20°С и влажность воздуха 90-100%)

Прочность бетона также определяют и в другом возрасте от трех до ста восьмидесяти суток.

К примеру, бетон в25 м350 – прочность на сжатие 32,7 МПА

Контроль прочности бетона в конструкциях

Этот стандарт применяется для бетонов, на которые действуют нормы прочности и определяет правила контроля и оценки прочности готовой к применению бетонной смеси. Выполняя требования ГОСТа вы гарантируете качественные показатели бетона на вашем объекте. Продажа бетона от производителя также добавит вам уверенности в заказываемых материалах.

Оценка прочности бетона

Не всегда есть возможность воспользоваться услугами лаборатории. В настоящее время для оценки прочности бетона есть возможность использовать спецприборы, действие которых относят к неразрушающим методам контроля прочности. Самый доступный из них – молоток Кашкарова или Физделя.

Многие из приборов достаточно мобильны и имеют цифровое табло. Сейчас разделяют приборы на разные способы работы:

– ультразвук

– ударный отскок( определяется величина отскока инструмента)

– отрыв со скалыванием(определяем величину усилия, которое нужно приложить для того, чтобы сколоть какой-либо участок, который находится  на ребре бетонного изделия)

– ударный импульс(фиксируется энергия удара в момент удара бойка прибора о поверхность бетонной конструкции)

Чтобы определить результат с максимальной точностью необходимо учесть следующие параметры – время изготовления, наполнитель бетона, условия хранения. Для минимизации погрешностей все приборы подлежат обязательной проверке в метрологической организации.

Разъяснение

MPA | Готовая смесь Vancouver

Прочность бетона

Бетон измеряется по его прочности. МПа (мегапаскали) — это метрическая единица измерения фунтов на квадратный дюйм или фунтов на квадратный дюйм. Строительные нормы Британской Колумбии требуют минимального МПа для конкретных конкретных проектов. Пожалуйста, обратитесь к таблице, чтобы выбрать подходящее МПа при расчете объема и цены.

Бетон
Расположение
BCBC
Минимум
Прочность
(МПа)
BCBC
Максимум
Вт / Ц * Коэффициент
BCBC
Воздух
Содержимое
Рекомендуемая
Прочность
(МПа)
Максимум
Вт / C Соотношение
Optimum Air
Содержание
Диапазон
Фундамент, стены, фундамент 15 0.70 н / д 20–25 0,55 — 0,60 3-5%
Внутренние плоские конструкции 20 0,65 н / д 25–28 0,50 — 0,55 3-5%
Гаражи, навесы 32 0,45 5–8% 32 0,45 5–6%
Фасадная кладка 32 0,45 5–8% 32 0.45 5–7%
BCBC = BC Строительный кодекс 2006: Жилищное строительство и малые постройки

Банкноты

  • Бетон смешан с правильным «воздухововлечением» (оптимальным содержанием воздуха). Ниже приведены некоторые общие рекомендации.
  • В гаражах, навесах для автомобилей и любых наружных плоских поверхностях, которые будут затираться, удерживайте воздух в низком диапазоне — около 5%. Это поможет уменьшить «корку» на поверхности и образование пузырей.
  • Для наружных плоских поверхностей, которые не будут подвергаться затирке (бровки, открытые участки и т. Д.).), сохраняйте воздух около 6% для обеспечения устойчивости к замораживанию-оттаиванию.
  • Для внутренней плоской поверхности, которая будет затерта, сохраняйте воздух около 4%. Это поможет остановить кровотечение и не вызовет образование волдырей.

Другие ресурсы

Таблица проектных свойств бетона (fcd, fctm, Ecm, fctd)

Расчетные значения свойств бетонного материала согласно EN 1992-1-1

Масса устройства

γ

Удельный вес бетона γ указан в EN1991-1-1, приложение A.Для простого неармированного бетона γ = 24 кН / м 3 . Для бетона с нормальным процентным содержанием арматуры или предварительно напряженной стали γ = 25 кН / м 3 .

Характеристическая прочность на сжатие

f ck

Характеристическая прочность на сжатие f ck является первым значением в обозначении класса бетона, например 30 МПа для бетона C30 / 37. Значение соответствует характеристической прочности цилиндра (5% фрактильной прочности) согласно EN 206-1.Классы прочности согласно EN 1992-1-1 основаны на характеристических классах прочности, определенных для 28 дней. Изменение характеристической прочности на сжатие f ck ( t ) со временем t указано в EN1992-1-1 §3.1.2 (5).

Характеристическая прочность на сжатие куба

f ck, куб

Характеристическая кубическая прочность на сжатие f ck, cube является вторым значением в обозначении класса бетона, e.г. 37 МПа для бетона C30 / 37. Значение соответствует характеристической прочности куба (5% хрупкости) согласно EN 206-1.

Средняя прочность на сжатие

f см

Средняя прочность на сжатие f см связана с характеристической прочностью на сжатие f ck следующим образом:

f см = f ck + 8 МПа

Изменение средней прочности на сжатие f см ( t ) со временем t указано в EN1992-1-1 §3.1.2 (6).

Расчетная прочность на сжатие

f cd

Расчетная прочность на сжатие f cd определяется в соответствии с EN1992-1-1 §3.1.6 (1) P:

f cd = α cc f ck / γ C

где γ C — частичный коэффициент безопасности для бетона для исследуемого расчетного состояния, как указано в EN1992-1-1 §2.4.2.4 и Национальное приложение.

Коэффициент α cc учитывает долгосрочное влияние на прочность на сжатие и неблагоприятные эффекты, возникающие в результате приложения нагрузки. Он указан в EN1992-1-1 §3.1.6 (1) P и в национальном приложении (для мостов см. Также EN1992-2 §3.1.6 (101) P и национальное приложение).

Нормативная прочность на разрыв

Прочность на растяжение при концентрической осевой нагрузке указана в таблице 3 стандарта EN 1992-1-1.1. Вариабельность прочности бетона на растяжение определяется следующими формулами:

Формула для средней прочности на разрыв
f ctm

f ctm [МПа] = 0,30⋅ f ck 2/3 для класса бетона ≤ C50 / 60

f ctm [МПа] = 2,12⋅ln [1+ ( f cm / 10MPa)] для класса бетона> C50 / 60

Формула для 5% прочности на разрыв
f ctk, 0.05

f ctk, 0,05 = 0,7 f ctm

Формула для 95% прочности на разрыв
f ctk, 0,95

f ctk, 0,95 = 1,3 f ctm

Расчетная прочность на разрыв

f ctd

Расчетная прочность на разрыв f ctd определяется в соответствии с EN1992-1-1 §3.1.6 (2) P:

f ctd = α ct f ctk, 0.05 / γ С

где γ C — частичный коэффициент безопасности для бетона для исследуемого расчетного состояния, как указано в EN1992-1-1 §2.4.2.4 и Национальном приложении.

Коэффициент α ct учитывает долгосрочное влияние на предел прочности при растяжении и неблагоприятные эффекты, возникающие в результате приложения нагрузки. Это указано в EN1992-1-1 §3.1.6 (2) P и в Национальном приложении (для мостов см. Также EN1992-2 §3.1.6 (102) P и Национальное приложение).

Модуль упругости

E см

Упруго-деформационные свойства железобетона зависят от его состава и особенно от заполнителей. Приблизительные значения модуля упругости E см (значение секущей между σ c = 0 и 0,4 f см ) для бетонов с кварцитовыми заполнителями, приведены в EN1992-1-1, таблица 3 .1 по следующей формуле:

E см [МПа] = 22000 ⋅ ( f см /10 МПа) 0,3

Согласно EN1992-1-1 §3.1.3 (2) для заполнителей известняка и песчаника значение E см должно быть уменьшено на 10% и 30% соответственно. Для базальтовых заполнителей значение E см следует увеличить на 20%. Значения E см , приведенные в EN1992-1-1, следует рассматривать как ориентировочные для общих применений, и их следует специально оценивать, если конструкция может быть чувствительна к отклонениям от этих общих значений.

Изменение модуля упругости E см ( t ) со временем t указано в EN1992-1-1 §3.1.3 (3).

Коэффициент Пуассона

ν

Согласно EN1992-1-1 §3.1.3 (4) значение коэффициента Пуассона ν можно принять равным ν = 0,2 для бетона без трещин и ν = 0 для бетона с трещинами.

Коэффициент теплового расширения

α

Согласно EN1992-1-1 §3.1.3 (5) значение линейного коэффициента теплового расширения α можно принять равным α = 10⋅10 -6 ° K -1 , если нет более точной информации.

Минимальная продольная арматура

ρ мин. для балок и перекрытий

Минимальное продольное растяжение арматуры для балок и основное направление плит указано в EN1992-1-1 §9.2.1.1 (1).

A с, мин = 0.26 ⋅ ( f ctm / f yk ) ⋅ b t d

где b t — средняя ширина зоны растяжения, а d — эффективная глубина поперечного сечения, f ctm — средняя прочность бетона на растяжение, а f yk — характерный предел текучести стали.

Минимальное усиление требуется, чтобы избежать хрупкого разрушения.Обычно требуется большее количество минимальной продольной арматуры для контроля трещин в соответствии с EN1992-1-1 §7.3.2. Секции с меньшим армированием следует рассматривать как неармированные.

В соответствии с EN1992-1-1 §9.2.1.1 (1) Примечание 2 для балок, для которых возможен риск хрупкого разрушения, A с, мин. можно принять как 1,2-кратную площадь, требуемую в ULS. проверка.

Арматура минимального сдвига

ρ w, min для балок и перекрытий

Минимальная поперечная арматура для балок и плит указана в EN1992-1-1 §9.2.2 (5).

ρ w, min = 0,08 ⋅ ( f ck 0,5 ) / f yk

где f ck — характеристическая прочность бетона на сжатие, а f yk — характеристический предел текучести стали.

Коэффициент усиления сдвига определен в EN1992-1-1 §3.1.3 (5) как:

ρ w = A sw / [ s b w ⋅sin ( α )]

где b w — ширина перемычки, а s — расстояние между поперечной арматурой по длине элемента.Угол α соответствует углу между поперечной арматурой и продольной осью. Для типичной поперечной арматуры с перпендикулярными ветвями α = 90 ° и sin ( α ) = 1.

Средняя прочность на сжатие — обзор

Прочность на сжатие

Свойства сжатия для всех смесей, как показано в таблице 6.2, были оценены с использованием стандартного метода испытаний ASTM D 695M-91 (1998). Значения прочности на сжатие в этом случае могут использоваться только как показатель устойчивости исследуемого материала.

ТАБЛИЦА 6.2. Механические свойства приготовленных смесей (Abou Khatwa et al., 2005)

Номер смеси. Прочность на сжатие (МПа) Прочность на изгиб (МПа) Твердость по Шору D No.
Mix 1 10,154 12,241 58,28
Mix 2 11,897 11,184 63.37
Смесь 3 15,622 10,447 66,20
Смесь 4 12,821 15.191 59,43
Смесь 5 15.502 11.307 64.178 Смесь 6 16,478 10,725 68,53
Смесь 7 10,992 16,463 60,40
Смесь 8 13.125 21,239 67,73
Микс 9 20,250 11,260 68,80
Микс 10 13,122 13,550 61,88
Микс 11 17,9 69,12
Mix 12 22,247 13,936 69,87

Средние значения прочности на сжатие находились в пределах 10.2 и 22,2 МПа при деформации 0,1. Смесь 3 (60% песок, сито 1 и температура 185 ° C), смесь 6 (60% песок, сито 2 и температура 185 ° C), смесь 9 (60% песок, сито 1 и температура 240 ° C) , и смесь 12 (60% песка, сито 2 и температура 240 ° C) показала самые высокие значения прочности на сжатие в диапазоне от 15,6 до 22,2 МПа, в то время как смесь 1 (20% песок, сито 1 и температура 185 ° C), смесь 4 (20% песок, сито 2, температура 185 ° C), смесь 7 (20% песок, сито 1, температура 240 ° C) и смесь 10 (20% песок, сито 2, температура 240 ° C) выявили самые низкие значения прочности на сжатие от 10.От 2 до 13,1 МПа. С другой стороны, смесь 2 (40% песка, сито 1 и температура 185 ° C), смесь 5 (40% песка, сито 2 и температура 185 ° C), смесь 8 (40% песок, сито 1 и температура 240 ° C), и смесь 11 (40% песок, сито 2 и температура 240 ° C) имела значения прочности на сжатие в диапазоне от 11,9 до 18 МПа.

Можно заметить, что существует прямая пропорциональность между значением прочности на сжатие и содержанием песка, как показано на Рисунке 6.6. Это согласуется с поведением, наблюдаемым с наполненными эластомерными системами, где частицы наполнителя укрепляют матрицу, отклоняя путь разрыва и, следовательно, увеличивая энергию, необходимую для распространения трещины (Holliday, 1966).

РИСУНОК 6.6. Изменение прочности на сжатие в зависимости от содержания песка, размера сита и температуры перемешивания (Abou Khatwa et al., 2005)

Еще одним наблюдением является увеличение значений прочности на сжатие, связанное с увеличением размера частиц песка, как показано на рисунке 6.6. Это говорит о лучших характеристиках диспергирования и смачивания, связанных с большими частицами наполнителя, что приводит к более прочным межфазным связям. Более того, известно, что для композитов с наполнителем из частиц по мере уменьшения размера наполнителя их площадь поверхности увеличивается, вызывая усиление взаимодействия между частицами, что приводит к образованию кластеров наполнителя (Nielson and Landel, 1994).Кластеры представляют собой слабые места в материале, поскольку они легко отделяются при приложении нагрузки, создавая пустоты и полости. Более того, кластеры частиц обычно содержат захваченный воздух, и установлено, что прочность и модуль упругости уменьшаются с увеличением количества захваченного воздуха (Nielson and Landel, 1994).

Рисунок 6.6 также показывает увеличение значений прочности на сжатие с увеличением температуры смешивания. Это стало результатом лучшей однородности смеси, связанной с высокой температурой перемешивания.Меньшее количество полимерных сегрегатов наблюдалось для смесей, приготовленных при 240 ° C, по сравнению с температурой смешивания 185 ° C, как показывают оптические микрофотографии. Полимерные сегрегации будут отделяться от матрицы при приложении нагрузки, образуя микротрещины на границе раздела, следовательно, вызывая преждевременный выход из строя.

В соответствии со спецификацией ASTM C 936-96 (1998k), средняя прочность на сжатие для монолитных бетонных блоков дорожного покрытия не должна быть менее 55 МПа для всех испытательных образцов, при этом ни один из образцов не должен быть меньше 50 МПа.Однако во время испытаний по транспортировке грузов в Южной Африке было показано, что на поведение блочных покрытий не повлияли изменения прочности на сжатие в диапазоне от 25 до 55 МПа (Shackel, 1990). Следовательно, смесь 12, приготовленная при температуре 240 ° C с крупными частицами песка (сито 2) при 60% -ном содержании песка, потенциально может использоваться в качестве блоков для перекрытия мощения. Кроме того, та же смесь также удовлетворяет требованиям стандарта ASTM C 902-95 (1998j) для тротуарной плитки для пешеходов и пешеходов, что дает минимальное значение прочности на сжатие 20.7 МПа.

Механические свойства высокопрочных и высокоэффективных железобетонных конструкций футеровки стволов в скважинах глубокого промерзания

Поскольку ресурсы угля должны добываться из все более глубоких пластов, необходимы высокопрочные и высокоэффективные бетонные футеровки стволов, чтобы выдерживать нагрузку почва, окружающая морозильный колодец. Чтобы определить оптимальную бетонную смесь для уникальных условий, в которых работают такие высокопрочные и высокоэффективные конструкции железобетонной футеровки ствола (HSHPRCSL) в скважинах глубокой заморозки, была проведена экспериментальная оценка масштабированных моделей HSHPRCSL с использованием испытаний под гидравлическим давлением.Было замечено, что при разрыве образцов, пластический изгиб периферийной арматуры произошел вдоль поверхности разрушения, вызванный разрушением при сжатии и сдвиге. Эти испытания определили, что способность HSHPRCSL больше всего зависела от предельной прочности бетона на одноосное сжатие и отношения толщины к диаметру и меньше всего влияла на коэффициент армирования. Затем экспериментальные результаты были использованы для получения подгоночных уравнений, которые были сопоставлены с результатами теоретических выражений, полученных с использованием трехпараметрического критерия прочности для предельной несущей способности, напряжения, радиуса и нагрузки в упругих и пластических зонах.Предложенные теоретические уравнения дали результаты в пределах 8% от экспериментально подобранных результатов. Наконец, метод конечных элементов используется для проверки вышеупомянутых результатов, и все ошибки составляют менее 12%, демонстрируя надежность для использования в качестве теоретической основы проектирования для глубоких структур HSHPRCSL.

1. Введение

Поскольку более доступные части угольных ресурсов вблизи поверхности постепенно истощаются в крупных угледобывающих провинциях Китая, таких как Хэбэй, Хэнань, Шаньдун и Аньхой, возникает необходимость в разработке более глубоких угольных пластов.По мере того, как шахты строятся глубже, аллювий, проходящий через футеровку ствола, становится все толще и толще. Например, шахта Ванфу, строящаяся в настоящее время на угольном месторождении Джуе в Шаньдуне, и шахта Кузиси, планируемая для угольного месторождения Чжангоу в Аньхой, будут проходить через 600-800 м над уровнем моря. Это, естественно, приводит к увеличению давления на грунт, действующего на футеровку вала. Чтобы противостоять сильному давлению морозного пучки и постоянной нагрузке, действующей на футеровку промерзающего ствола в таком глубоком намывном слое, необходимо обеспечить высокопрочную конструкцию футеровки ствола [1, 2].Согласно теории конструктивного проектирования футеровки вала, основным методом повышения предельной несущей способности футеровки замораживающего вала является увеличение толщины футеровки вала, использование стальной пластины на внутренней стороне футеровки в качестве бетонной сдерживающей конструкции. или отлить вал из высокопрочного бетона. Среди этих вариантов наиболее эффективной мерой является повышение прочности бетона в футеровке ствола за счет использования высокопрочного бетона с высокими эксплуатационными характеристиками (HSHPC) [3], например марок от C60 до C80, в конструкции шахты глубокой заморозки. облицовочная конструкция.

Хотя HSHPC класса C60 – C80 использовался в Китае при строительстве мостов, водосбережения и высотных зданий, условия строительства и требования к рабочим характеристикам этих HSHPC сильно отличаются от требований, предъявляемых к бетону для футеровки шахт глубокого аллювия замораживания. Поскольку толщина внутренней и внешней футеровки ствола увеличивается с примерно 0,7 м в неглубоких пластах до примерно 1,2 м в глубоких пластах, использование HSHPC в этих глубоких конструкциях классифицируется как проект по массивному бетону, и, соответственно, контроль растрескивания является значительная проблема в процессе строительства.Для обеспечения безопасности ствола скважины при его опускании на такую ​​глубину средняя расчетная температура замерзающей стенки снижается с примерно -10 ° C до примерно -15 ° C. По мере того, как температура замерзающего ствола скважины уменьшается, разница между внутренней и внешней температурой бетона футеровки ствола увеличивается, что приводит к ухудшению условий отверждения бетона. Как правило, при строительстве футеровки ствола в глубоких россыпях с использованием промерзающего ствола скважины бетон должен иметь высокую прочность, высокую непроницаемость и удобоукладываемость [4].Следовательно, чтобы гарантировать, что соотношение смеси HSHPC, используемое при строительстве ствола, является экономичным, разумным и надежным, важно провести исследования подготовки и поведения HSHPC в скважинах с глубокой заморозкой.

Как отечественные, так и зарубежные ученые провели большое количество исследований бетонных футеровок шахт [5–10], но было мало исследований механических свойств высокопрочных и высокоэффективных железобетонных футеровок шахт (HSHPRCSL). структура, и большая часть этих существующих исследований была в основном экспериментальной [3, 11–14].Ян вывел практическое уравнение для радиальной и вертикальной несущей способности бетонной футеровки ствола, используя результаты программы разрушающих испытаний моделей бетонной футеровки ствола, и выразил критерий прочности бетона для внутренней поверхности футеровки ствола в форме, аналогичной формуле. Критерийное уравнение прочности на кулоновский сдвиг [7]. Rong et al. получили экспериментальное уравнение регрессии для предельной несущей способности футеровки вала с использованием экспериментальных результатов модельных испытаний футеровки вала и проанализировали механические свойства конструкции футеровки вала с использованием критерия прочности Мора – Кулона [14].Предполагая, что внешняя нагрузка не слишком велика, часто бывает более практичным анализировать механические свойства бетона футеровки ствола, используя критерий Мора – Кулона, но было обнаружено, что механические свойства бетона при многоосном напряжении следует рассматривать при больших внешние нагрузки [15]. Действительно, футеровка вертикального ствола шахты угольной шахты, построенная с использованием метода замораживания в глубоких наносах, обычно имеет двухслойную конструкцию футеровки ствола, в которой бетон внутренней футеровки ствола промерзающей скважины обычно находится в двух- или трехстороннем направлении. стрессовое состояние [16–18].Поскольку трехпараметрический критерий прочности [19–22] учитывает влияние многоосного напряжения, он лучше приспособлен для отражения механических свойств HSHPRCSL при многоосном напряжении.

Принимая во внимание текущее состояние исследований HSHPRCSL и в соответствии с особыми условиями отверждения и конструкционными условиями футеровки валов глубокой заморозки, в этом исследовании качество различных соотношений смеси оценивается в тестах подготовки HSHPC C60 – C80 для получения оптимальное сочетание.В соответствии с характеристиками напряжения внутренней футеровки вала глубокой заморозки затем изучаются механические свойства и характеристики разрушения конструкции HSHPRCSL с использованием модельных испытаний и теоретических расчетов. Затем принимается трехпараметрический критерий прочности, соответствующий прочностным характеристикам бетона, для получения аналитического выражения для предельной несущей способности и распределения напряжений в упругих и пластических зонах конструкции HSHPRCSL. Наконец, метод конечных элементов используется для проверки вышеупомянутых результатов.Полученные выводы представляют собой основу для проектирования инженерного применения HSHPC в конструкциях футеровки стволов глубокой заморозки.

2. Оценка смесей HSHPC
2.1. Цели HSHPC Preparation

Высокопрочный, высокоэффективный бетон обладает превосходными свойствами до и после затвердевания, которые обеспечиваются смешиванием мелкодисперсной активной добавки и высокоэффективного компаундного водоредуцирующего агента в условиях низкого содержания цемента и низкой водоцементности. соотношение.Эти свойства обычно включают в себя высокую обрабатываемость, высокую непроницаемость, высокую объемную стабильность (отсутствие растрескивания во время закалки и меньшую усадку и ползучесть), высокую прочность (выше класса C30), поддержание непрерывного роста долговременной прочности и, в конечном итоге, отличную долговечность при воздействии. в суровых условиях. Ввиду особых условий отверждения и условий конструкции внутренней футеровки ствола морозильной шахты в глубоком намывном слое бетон внутренней футеровки ствола должен обладать высокой прочностью, трещиностойкостью, предотвращением просачивания и высокой начальной прочностью для предотвращения утечки футеровки ствола. после оттаивания промерзшей стены.Таким образом, подготовка HSHPC для внутренней футеровки вала должна учитывать следующие основные качества: (i) сверхвысокая ранняя прочность, с которой бетон может быть извлечен из формы через 10 часов после заливки (ii) простой процесс подготовки (iii) хорошая удобоукладываемость и осадка более 180 мм, что удобно для транспортировки и разливки (iv) Низкая теплота гидратации и высокая долговечность (v) Высокая объемная стабильность и высокая герметичность

2.2. Приготовление HSHPC

Различные факторы, влияющие на прочность, текучесть и долговечность HSHPC, включают разновидность и дозировку цемента, соотношение смеси бетона, разнообразие и дозировку добавок и активных материалов, смешиваемых снаружи, градацию заполнителя, конструкцию технологического процесса и условий окружающей среды на площадке.В общем, обычная смесь для марки C60 HSHPC и выше состоит из высококачественного цемента, суперпластификатора (со степенью уменьшения обводненности более или равной 35%), минеральной добавки, высококачественного заполнителя и контролируемого содержания песка.

2.3. Выбор сырья для HSHPC
2.3.1. Цемент

HSHPC C60 – C80, оцениваемый в этом исследовании, использовал марку Conch P.O. 42.5R и P.O. Обычный портландцемент ранней прочности 52,5R с более низкой относительной теплотой гидратации, производимый Ningguo Cement Factory.Ранняя прочность и низкая теплота гидратации этого цемента делают его особенно подходящим для подготовки HSHPC для использования в замораживании футеровки стволов в глубоких аллювиях.

2.3.2. Заполнитель

Мелкозернистый заполнитель, использованный в этом исследовании, представлял собой средний песок Huaibin из провинции Хэнань с модулем тонкости 2,9, насыпной плотностью 1540 кг / м 3 и содержанием бурового раствора 1,6%. В качестве крупного заполнителя использовали известняковый гравий Шанъяо из города Хуайнань и базальт Мингуан из города Чучжоу, оба в провинции Аньхой, которые имеют индекс дробления 8.3% и 3,3% соответственно, а непрерывный размер зерна 5–31,5 мм.

2.3.3. Водоредуцирующий агент

Принимая во внимание особые условия использования HSHPC в футеровках вала, очень важно выбрать добавку, которая обеспечивает отличные характеристики с сырьем в смеси. Соответственно, был проведен тест на совместимость путем оценки восьми типов высокоэффективных композиционных водоредуцирующих добавок (суперпластификаторов). В конце концов, суперпластификатор на основе нафталина NF производства Huainan Mining Group Synthetic Material Co., Ltd., был выбран для использования в экспериментах из-за его хорошей совместимости с другими материалами в смеси.

2.3.4. Минеральная добавка

Минеральные добавки, использованные в экспериментах, представляли собой кремниевый порошок, произведенный на заводе Shanxi Dongyi Ferroalloy Factory, измельченный шлак, производимый Hefei Iron and Steel Group of Jinjiang Building Materials Co., Ltd., и летучая зола Grade I. Электростанция Хуайнань Пинвэй. Основные химические компоненты кремниевого порошка и измельченного шлака представлены в таблице 1.

1 3 1

Компонент SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO MgO MgO

Кремниевый порошок 92,6 0,78 0,59 0,8 1,0 0,81
Измельченный шлак 35.3 8,93 1,26 42,2 6,9 2,0

Тип кремниевого порошка, использованный в этом исследовании, содержал очень мелкие частицы, соответствующие ультратонким твердым материалам с ультратонкими характеристиками. . Содержание SiO 2 в кремниевом порошке составляло более 90%, его средний размер частиц составлял 0,1–0,15 мкм мкм, его минимальный размер частиц составлял 0,01 мкм мкм, а размер частиц менее 1 мкм мкм. приходилось более 80% порошка.Удельная поверхность 250 000–350 000 см 2 / г, что в 70–90 раз больше, чем у цемента. Удельный вес составлял 2,1–3,0 г / см 3 , а насыпная плотность составляла 200–250 кг / м 3 . Удельная поверхность измельченного шлака составила 3800 см 2 / г. Коэффициент водопотребности летучей золы составлял 89%, ее потери при возгорании составляли 0,95%, содержание SO 3 составляло 0,29%, а степень измельчения составляла 4%.

2.4. Результаты испытаний на прочность на сжатие смесей HSHPC

В соответствии со спецификацией для расчета бетонных смесей, прочность бетона C60, C65, C70, C75 и C80 составляет 69.8, 74,8, 79,8, 84,8 и 89,8 МПа соответственно. Используя метод ортогональных испытаний, пропорции бетонной смеси C60 – C80, показанные в таблице 2, были оценены для применения в замораживающей футеровке валов.


Номер образца Класс прочности Цемент: песок: камень: вода: минеральная примесь (кг) Вяжущие материалы (кг) Соотношение вода-вяжущее Соотношение песка (%) Дозировка добавки (%)

1 C60 410: 628.0: 1166,3: 151,2: 130 540 0,280 35 NF1,8
2 C65 410: 625,5: 1161,6: 152,6: 145 555 0,275 35 NF1,8
3 C70 410: 620,0: 1151,4: 145,6: 150 560 0,260 35 NF1,9
4 C75 420: 622,5 : 1156.1: 144.1: 145 565 0,255 35 NF2.0
5 C80 430: 616.6: 1145.1: 146.3: 155585 0,250 35 NF2 .0

Испытания на прочность на сжатие были проведены на смесях, подробно описанных в Таблице 2, с результатами, показанными в Таблице 3, из которой видно, что трехдневная прочность на сжатие смесей достигла 80% от расчетного значения, прочность на сжатие в течение семи дней достигла 90% от расчетного значения, а прочность на сжатие в течение двадцати восьми дней соответствовала или превысила расчетную прочность.Эти результаты показывают, что предлагаемые смеси могут полностью удовлетворить требования HSHPRCSL по прочности и характеристикам.


Номер образца Расчетная прочность Осадка (мм) Прочность на сжатие кубического образца (МПа)
3 d 7 d 28 d 28 d 28 d

1 C60 206 57.6 63,7 70,4
2 C65 213 60,7 69,8 75,8
3 C70 195 64,2 72,7 79,58
4 C75 210 69,5 78,2 85,3
5 C80 205 73,2 81,4 90.1

3. Метод испытания модели HSHPRCSL
3.1. Принцип подобия модельного теста

Учитывая высокую прочность и большой размер конструкции HSHPRCSL, было определено, что разрушающие испытания на прототипе футеровки вала чрезвычайно трудны для выполнения. В результате в данном исследовании были протестированы масштабные модели конструкции футеровки вала.

Целью модельных испытаний было не только определение распределения напряжений в секции футеровки вала, но и измерение разрушающей нагрузки футеровки вала.Следовательно, конструкция модели футеровки вала должна подвергаться не только масштабному напряжению и деформации, но и масштабной нагрузке через индекс подобия. Используя теорию подобия и основные уравнения упругости, в этом исследовании был применен метод анализа уравнений [23] для определения индекса подобия модели футеровки вала.

Условия подобия напряжений и деформаций в модели футеровки вала могут быть получены из геометрических, граничных и физических уравнений следующим образом: где — константа подобия деформаций; — константа геометрического подобия; — константа подобия перемещений; — константа подобия нагрузки (поверхностной силы); — константа подобия модулей упругости; — константа подобия напряжений; и — коэффициент подобия коэффициента Пуассона.

HSHPRCSL — это композитная конструкция, состоящая из двух материалов, стали и бетона, поэтому, чтобы гарантировать, что напряжения и деформации каждого компонента модели и прототипа строго сопоставимы, необходимо поддерживать геометрическое сходство между моделью. и прототип футеровки вала до, во всем и после нагружения и деформации; соответственно, и. Следовательно, условия напряжений и деформаций в футеровке вала можно записать как

. Чтобы гарантировать, что нагрузка и форма модели футеровки вала идентичны таковым у прототипа во время разрушения, поведение деформации при растяжении модель в упругом состоянии должна быть аналогична прототипу в упругом состоянии.Соответственно, должны быть выполнены следующие требования к прочности: (i) Кривые напряжения-деформации модели и прототипа футеровки вала должны быть одинаковыми на протяжении всего процесса нагружения (ii) Прочность материалов в каждой части футеровки вала должна быть одинаковой. друг к другу (iii) Критерии прочности на повреждение модели и прототипа футеровки вала должны быть одинаковыми. модельный тест.Поэтому конструкционный материал модели футеровки вала был скорректирован в эксперименте следующим образом: где — константа подобия прочности, — константа подобия степени армирования.

В этом случае соответствующая константа геометрического подобия — единственная переменная, которую необходимо определить. Чтобы сделать результаты исследования универсальными, вместо использования конкретной футеровки вала в качестве объекта моделирования, моделирование было связано с влиянием отношения толщины к диаметру, безразмерной величины с константой подобия, равной 1.Модельные испытания трех различных толщин футеровки вала были проведены соответственно со значениями 0,219, 0,216 и 0,201. С учетом размера устройства для испытания и характеристик конструкции футеровки основного ствола угольной шахты Цзиси Шэнцзянь в Шаньдуне и вспомогательного ствола угольной шахты Хуайнань Динцзи в Аньхой были получены параметры модели футеровки ствола. из таблицы ортогональных расчетов [24] и показаны в таблице 4. Геометрия модели футеровки вала показана на рисунке 1, на котором внешний диаметр и высота модели равны 925.0 мм и 562,5 мм соответственно, а толщина варьируется путем изменения внутреннего диаметра.


Модель a (мм) b (мм) λ μ (%) (МПа)
A-1 380,5 462,5 0,216 0,9 65,3
A-2 380.5 462,5 0,216 1,2 72,2
A-3 380,5 462,5 0,216 0,6 76,8
A-4 385 462,5 0,201 1,38 67,9
A-5 385 462,5 0,201 1,38 74,2
A-6 385 462.5 0,201 1,38 79,3
A-7 379,5 462,5 0,219 0,7 62,2
A-8 379,5 462,5 0,219 462,5 0,219 0,7 78,3

Примечание: a — внутренний радиус; b — внешний радиус; λ — отношение толщины к диаметру, где λ = ( b a ) / a ; μ — коэффициент усиления; и σ см — средняя прочность куба на сжатие.


3.2. Загрузка модели

Для обеспечения хорошего качества модели футеровки валов были отлиты с использованием профессиональной опалубки. Чтобы обеспечить согласованные граничные условия под нагрузкой, верхняя и нижняя грани модели были обработаны на токарном станке для получения высокого качества отделки после заливки. Испытания на нагрузку модели футеровки вала проводились с использованием высоконагруженного гидравлического нагружающего устройства, показанного на Рисунке 2, для поддержания постоянной нагрузки, имитирующей равномерное давление на грунт, как показано на схеме на Рисунке 3.Испытание под нагрузкой проводилось путем предварительного двух-трехкратного приложения предварительной нагрузки перед увеличением нагрузки со стабильными приращениями давления, каждое из которых выдерживалось в течение 5–10 минут, пока измеренные данные записывались, до тех пор, пока модель не обнаружила повреждения.


3.3. Метод измерения

Прочность на сжатие смесей HSHPC определялась тремя стандартными испытаниями на сжатие куба для каждой модели смеси со средними значениями, указанными в таблице 4. Нагрузка, приложенная к модели HSHPRCSL, была измерена с помощью стандартного манометра, установленного на устройство нагружения высокого давления и датчик давления масла БПР.Измерения деформации в модели футеровки вала проводились с помощью тензодатчиков сопротивления, установленных на внутренней и внешней поверхностях бетонных моделей, а также на внутреннем и внешнем рядах арматурных стержней, как показано на рисунках 4 и 5. Два уровня датчиков были расположен вертикально вдоль модели футеровки вала, и каждый слой содержал четыре точки измерения, расположенные в окружном направлении. Нагрузка и деформация в футеровке вала собирались и обрабатывались тестовой системой в реальном времени.Во время испытания система использовала датчик давления масла для определения нагрузки, чтобы гарантировать, что ошибка регулирования напряжения тензодатчика находится в допустимом диапазоне.



3.4. Обработка данных по прочности бетона
3.4.1. Стандартное значение прочности на сжатие куба

В соответствии с Правилами проектирования бетонных конструкций [25] класс прочности бетона следует определять в соответствии со стандартным пределом прочности на сжатие куба 150 мм, полученным путем испытаний с использованием стандартного метода испытаний при возраст 28 дней или любой другой возраст, предусмотренный дизайном.После статистического анализа прочность бетона на сжатие можно приблизительно принять за нормальное распределение, как показано на рисунке 6, так что средняя прочность на сжатие куба обеспечивает точность 95%.


Если общая площадь под кривой на рисунке 6 принята равной 1, а площадь по обе стороны от среднего значения составляет 50%, то при использовании в качестве демаркационной линии площадь слева и справа должна составлять 5%. и 95% соответственно. Используя эти статистические характеристики, соотношение между стандартной прочностью на сжатие куба и средней прочностью на сжатие может быть получено следующим образом: где — коэффициент вариации прочности бетона согласно статистике результатов испытаний и может быть определен путем интерполяции из числовые значения приведены в таблице 5.


Класс прочности C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55–900
23,3 20,6 18,9 17,2 16,4 15,6 15,6 14,9 14,9 14.1

3.4.2. Прочность на осевое сжатие

Принимая во внимание разницу между фактической прочностью HSHPRCSL и прочностью бетона, определенной кубическим испытанием, прошлым опытом и анализом данных испытаний, а также со ссылкой на соответствующие положения норм проектирования других стран [26], прочность конструкции бетонной конструкции следует скорректировать в зависимости от прочности бетона образца. В этом исследовании поправочный коэффициент был установлен на 0.88.

Отношение прочности призмы на сжатие к прочности на осевое сжатие, для обычного бетона (меньше или равно C50) составляет, а для высокопрочного бетона (C80) оно равно. Когда класс прочности бетона находится между C50 и C80, для определения соответствующего соотношения используется линейная интерполяция.

Поскольку высокопрочный бетон более хрупкий, чем обычный бетон, для обеспечения безопасности конструкции в спецификации был введен коэффициент снижения хрупкости.Для обычного бетона (меньше или равно C40), а для высокопрочного бетона (C80). Когда класс прочности бетона находится между C40 и C80, для определения отношения используется линейная интерполяция.

В соответствии с этими положениями стандартное значение прочности бетона на осевое сжатие может быть получено следующим образом, результаты показаны в таблице 6:


Класс прочности C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80

0 13,4 16,7 20,1 23,4 26,8 29,6 32,4 35,5 38,5 41,5 44,5 47,4 50,2
07
3.4.3. Прочность на осевое растяжение

Стандартная осевая прочность на растяжение рассчитывается следующим образом, результаты показаны в таблице 7: где коэффициент 0,395 и показатель степени 0.55 представляют собой отношение прочности на растяжение в осевом направлении к прочности на сжатие куба, определенное статистическим анализом данных испытаний.


Класс прочности C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C60 C60 C75 C80

1.27 1,54 1,78 2,01 2,20 2,39 2,51 2,64 2,74 2,85 2,93 2,99 3,05 3,11
07
3.4.4. Предел прочности при двухосном сжатии

Граница двухосной прочности бетона представляет собой замкнутую кривую, состоящую из четырех сегментов, показанных на рисунке 7, каждый из которых выражает растягивающее напряжение как отрицательное, а сжимающее напряжение как положительное, определяемое в соответствии с квадрантом, в котором находится сегмент. расположены.Кривая огибающей прочности может быть описана следующими уравнениями: где — параметр текучести при сдвиге, определяемый по формуле; — коэффициент увеличения прочности на двухосное сжатие в пределах от 1,13 до 1,15, определенный по экспериментальным данным и принимаемый равным 1,2 при отсутствии экспериментальных данных; — представительное значение многоосной прочности бетона; ; и — коэффициент Пуассона бетона, принимаемый в диапазоне 0,18–0,22.


Для удобства расчета значения прочности на двухосное сжатие, указанные на рисунке 7, можно интерполировать в соответствии с данными в таблице 8.

938

1.0 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.29 1.25 1.20 1.16 0,07 0,16 0,25 0,36 0,50 0,88 1,03 1,11 1,16

4.Результаты испытаний модели HSHPRCSL
4.1. Предельная несущая способность HSHPRCSL

Экспериментально определенная предельная несущая способность () моделей футеровки вала представлена ​​в Таблице 9, из которой видно, что под действием равномерно распределенной нагрузки модели HSHPRCSL демонстрируют высокий подшипник. емкость, обеспечивающая разумное решение вопросов опоры стволов в глубоких намывах. Посредством регрессионного анализа результатов испытаний в Таблице 9 формула регрессии для предельной несущей способности конструкций HSHPRCSL может быть получена следующим образом: которая показывает, что предельная несущая способность () футеровки вала в основном связана со стандартным бетонным кубом. прочность на сжатие (), отношение толщины к диаметру () и коэффициент армирования ().


Модель (МПа) (МПа) (МПа) (МПа) (МПа) (МПа) (МПа) (МПа)

A-1 65,3 49,19 31,85 2,62 40,26 17,0 17,51 18,72
A-2
A-22 54,98 35,44 2,74 44,79 19,5 20,25 21,82
A-3 76,8 58,87 37,82 2,83 47,80 22,40
A-4 67,9 51,38 33,21 2,67 41,98 16,8 16,99 17,50
A-5 74.2 56,67 36,48 2,78 46,11 19,0 19,29 20,87
A-6 79,3 61,01 39,12 2,87 49,45 21,0 900,21 23,01
A-7 62,2 46,45 30,13 2,55 38,08 15,5 16,58 16,95
A-8 78.3 60,14 38,59 2,85 48,78 21,5 23,13 23,88

Примечание: это средняя прочность куба на сжатие; — стандартная прочность на сжатие куба; — призматическая осевая прочность на сжатие; — призматическая осевая прочность на растяжение; — прочность на двухосное сжатие; — экспериментально определенная предельная несущая способность; — теоретически определенная предельная несущая способность; и — численно определенная предельная несущая способность.

Чтобы обеспечить разумную и экономичную конструкцию футеровки вала, отношения между несущей способностью и коэффициентом армирования, а также между несущей способностью и прочностью бетона на сжатие (рисунки 8 и 9, соответственно) были определены с использованием эмпирического уравнения (8). Под действием равномерно распределенной нагрузки показатель мощности коэффициента усиления () был соответственно определен равным 0,0302, что очень близко к 0, что указывает на то, что увеличение коэффициента усиления имеет лишь очень небольшое влияние на предельную несущую способность модели HSHPRCSL.Как показано на Рисунке 8, для того же класса прочности бетона увеличение степени армирования с 0,3% до 0,8% приводит только к увеличению предельной несущей способности приблизительно на 0,85 МПа при одновременном значительном увеличении количества арматурных стержней. Это не только увеличивает стоимость проекта, но и очень затрудняет вибрацию подземного бетона, что отрицательно сказывается на качестве залитого бетона. Следовательно, повышение предельной несущей способности футеровки вала за счет увеличения коэффициента усиления нецелесообразно.Из-за незначительного влияния коэффициента армирования на предельную несущую способность моделей вклад коэффициента армирования в предельную несущую способность железобетонной футеровки вала не рассматривается в следующем теоретическом анализе предельной несущей способности.



Было обнаружено, что предельная несущая способность модели HSHPRCSL в значительной степени зависит от класса прочности бетона. Рисунок 9 показывает, что повышение класса прочности бетона на 10 МПа повысило предельную несущую способность модели примерно на 6.29 МПа. Также наблюдалось увеличение отношения толщины к диаметру для улучшения предельной несущей способности модели: для модели C60 увеличение отношения толщины к диаметру с 0,2 до 0,3 повысило предельную несущую способность модели примерно на 8,87 МПа. В сочетании с повышением класса прочности бетона влияние увеличения отношения толщины к диаметру на увеличение несущей способности будет еще более заметным. Для бетона C80 увеличение отношения толщины к диаметру с 0.2 до 0,3 повышает предельную несущую способность модели HSHPRCSL примерно на 12,79 МПа. Однако в действительности увеличение отношения толщины к диаметру часто ограничивается техническими условиями; Следовательно, предельная несущая способность HSHPRCSL наиболее эффективно повышается за счет увеличения прочности бетона на этапе проектирования.

4.2. Режимы отказа модели HSHPRCSL

На рисунке 10 показан типичный наблюдаемый режим отказа моделей HSHPRCSL. Когда внешняя нагрузка на футеровку ствола была довольно большой, окружное напряжение на внутренней поверхности бетона ствола сначала достигло предельной прочности.Поскольку направление свободной деформации перпендикулярно внутренней поверхности, на этих поверхностях моделей в это время наблюдались очень маленькие наклонные трещины и локальное отслаивание. По мере увеличения приложенной нагрузки область высокого напряжения, в которой был превышен предел прочности, быстро распространилась от внутренней поверхности к внешней поверхности модели, и в конечном итоге разрушение при сжатии и сдвиге произошло в той части футеровки вала, в которой бетон был самым слабым, образуя поверхность разрушения, проходящую через всю толщину модели футеровки ствола.При возникновении разрушения наблюдалось падение больших кусков бетона, появление наклонных сломанных трещин и пластическое изгибание окружных стержней по поверхности разрушения. Угол между поверхностью разрушения и максимальным основным напряжением составлял от 25 до 30 °, что указывает на разрушение при сдвиге при сжатии.

5. Теоретический анализ HSHPRCSL на основе трехпараметрического критерия прочности
5.1. Трехпараметрический критерий прочности HSHPC

Поверхность разрушения трехпараметрического критерия прочности, показанного на рисунке 11, гладкая, поскольку его меридиан представляет собой параболу, что является значительным улучшением по сравнению с традиционными критериями прочности.Трехпараметрический критерий прочности обычно выражается в терминах прочности на одноосное растяжение, прочности на одноосное сжатие и прочности на двухосное сжатие, представленных,, и, соответственно [19], с использованием в качестве комбинации напряжений, и, определенных где-либо, и .

Для плоскости текучести трехпараметрического критерия прочности, показанного на рисунке 11, любая точка на плоскости разрушения может быть определена как где,,,,,,, и.

5.2. Механическая модель

Поскольку футеровка вала находится под внешним давлением, компоненты основного напряжения, и, определяемые как радиальное напряжение, кольцевое напряжение и вертикальное напряжение, соответственно, все отрицательны, поскольку они сжимают, так что.Если предположить, что a и b являются внутренним и внешним радиусами футеровки вала, соответственно, под действием внешнего давления, футеровка вала находится в состоянии упруго-пластического поведения, где r p , определяется и применяется позже в этом разделе, обозначает радиус упруго-пластической границы (как показано на рисунке 12).


5.3. Анализ упруго-пластического поведения и предельной несущей способности конструкций HSHPRCSL

Футеровка шахтного ствола может быть проанализирована как плоская аксиально-симметричная задача, в которой радиальное напряжение и кольцевое напряжение зависят только от r , не имея к этому никакого отношения. это и.Таким образом, промежуточное главное напряжение определяется как, где коэффициент промежуточного главного напряжения определяется как. В пластической зоне, делая, и. Ранее опубликованная работа [27] продемонстрировала, что когда внешняя приложенная нагрузка очень мала, вал находится в упругой стадии с компонентами напряжения, определяемыми как

По мере постепенного увеличения напряжение во внутренней футеровке вала достигает прочности бетона. сначала вход в пластиковую зону. Эта внешняя нагрузка определяется как предельное упругое напряжение, обозначаемое и определяемое следующим образом:

Когда внешняя нагрузка, футеровка вала переходит в упруго-пластическую стадию, на внутренней поверхности футеровки вала начинает появляться пластическая зона, и по мере того, как продолжает увеличиваться, пластическая зона постепенно расширяется наружу.Из-за осевой симметрии существует только нагрузка на границе раздела между упругой и пластической зонами, где и — радиус упруго-пластической границы, показанный на рисунке 12. В пластической зоне составляющая напряжения удовлетворяется, где может быть полученным в MATLAB с использованием известных параметров материала и.

Когда пластическая зона () начинает появляться в футеровке вала, футеровку вала в упругой зоне можно рассматривать как новую упругую футеровку вала, подвергающуюся внутренней нагрузке (где) и внешней нагрузке (где).Компоненты напряжения от этих нагрузок могут быть выражены как

Соотношение между предельной несущей способностью HSHPRCSL, и радиусом пластической зоны стенки вала, может быть получено с использованием трехпараметрического критерия прочности, и радиальное напряжение на границе раздела между упругой и пластической зонами, как показано ниже.

6. Анализ результатов
6.1. Теоретический анализ предельной несущей способности HSHPRCSL

в соответствии с Правилами проектирования бетонных конструкций [25, 26] со ссылкой на таблицы 6 и 7, когда класс прочности бетона находится между C40 и C80, точное значение которого можно рассчитать интерполяцией по измеренному классу прочности бетона.Поскольку отказ футеровки вала сначала произошел на внутренней поверхности у края футеровки,,,, и можно получить, интерполировав информацию в Таблице 8, так. Согласно уравнению (15), если класс прочности бетона и геометрия футеровки вала уже определены, можно определить соотношение между предельной несущей способностью HSHPRCSL и радиусом его пластической зоны. Соответственно, предельная несущая способность каждого образца в модельном эксперименте была проанализирована с использованием трехпараметрического критерия прочности с итоговыми значениями предельной несущей способности, показанными в таблице 9.Ясно, что различия между расчетными и экспериментальными результатами очень малы, все менее 8%, что указывает на то, что предложенное теоретическое уравнение получено из трехпараметрического критерия прочности, который имеет меньше параметров и более простую функциональную форму, чем более сложная многоосная прочность. теория, может точно отражать механические свойства структуры HSHPRCSL.

Согласно анализу результатов модельных испытаний, на предельную несущую способность моделей HSHPRCSL существенно влияет прочность бетона, поскольку предельная несущая способность HSHPRCSL наиболее эффективно повышается за счет увеличения прочности бетон на стадии проектирования.Для анализа степени корреляции между экспериментально полученным подобранным уравнением и теоретически выведенным уравнением, основанным на трехпараметрическом критерии прочности для предельной несущей способности футеровки вала, образцы с отношениями толщины к диаметру и для A-1 – A- 3 и A-4 – A-6, соответственно, сравнивались отдельно. Пределы несущей способности образцов HSHPRSCL, построенных из бетона C60 – C80 для отношений толщины и диаметра, были затем получены, как показано на рисунках 13 и 14, соответственно.



Из рисунков 13 и 14 видно, что закон тенденции предельной несущей способности с изменением прочности бетона на сжатие, определяемый трехпараметрическим критерием прочности, почти такой же, как у подобранная кривая, причем обе аппроксимируют линейное распределение. На рис. 13 показано, что при увеличении внутреннего радиуса футеровки вала, внешнего радиуса и соотношения толщины диаметра и класса прочности бетона на 5 МПа в диапазоне от C60 до C80 предельная несущая способность футеровки вала, полученная при подобранная кривая увеличивается примерно на 2.4 МПа, а предельная несущая способность по трехпараметрическому критерию прочности увеличивается примерно на 2,67 МПа. На рис. 14 показано, что при увеличении внутреннего радиуса футеровки вала, внешнего радиуса и соотношения толщины диаметра, а также класса прочности бетона на 5 МПа в диапазоне от C60 до C80, предельная несущая способность футеровки вала, полученная при аппроксимированная кривая увеличивается примерно на 2,25 МПа, в то время как предельная несущая способность, основанная на трехпараметрическом критерии прочности, увеличивается примерно на 2.44 МПа.

Приведенный выше анализ показывает, что разница между предельной несущей способностью HSHPRCSL, рассчитанной с использованием предложенного уравнения, основанного на трехпараметрическом критерии прочности, и рассчитанного с использованием уравнения подгонки на основе результатов экспериментов, очень мала, с ошибками около ± 5. %. Таким образом, расчет предельной несущей способности HSHPRCSL по уравнениям (8) и (15) является надежным, обеспечивая основу для проектирования конструкций HSHPRCSL.

6.2. Конечноэлементный анализ предельной несущей способности HSHPRCSL

Хорошо известно, что разумный и точный численный подход может быть реализован в качестве альтернативы дорогостоящим и трудоемким полномасштабным экспериментальным испытаниям, позволяющим проводить обширное параметрическое исследование композитных соединений и возможные оптимизации конструкции [28]. Чтобы понять фактическую предельную несущую способность футеровки вала с той же прочностью в граничных условиях инженерной практики, метод численного моделирования методом конечных элементов используется для дальнейшего анализа предельной несущей способности футеровки вала.

В модели конечных элементов бетон моделируется трехмерным твердотельным элементом SOLID65, стальной стержень моделируется стержневым элементом LINK8, и принимается модель с разделением железобетона. Координация смещения достигается за счет разделения стыка между бетонными элементами и стальными элементами. Материальная взаимосвязь бетона определяется полилинейной кинематической моделью твердения (билинейная кинематическая), а также результатами испытаний на одноосное сжатие блоков HSHPC.Критерием разрушения бетона является пятипараметрический критерий разрушения Уиллама и Варнке [29]. Для стальных стержней принята билинейная кинематическая модель упрочнения, а для определения ее текучести используется критерий Мизеса. Вертикальные ограничения применяются к верхней и нижней поверхностям модели, а равномерные поверхностные нагрузки применяются к внешней поверхности модели в соответствии с историей нагрузок испытания. Сетевое разделение конечно-элементной модели показано на рисунке 15. Конкретные физико-механические параметры бетона и стального стержня показаны в таблицах 10 и 11.


Модель E (× 10 4 МПа) Коэффициент Пуассона (МПа) (МПа) (МПа)

A-1 3,66 0,2 39,2 65,3 7,18 0,45 0,9
A-2 3,72 0.2 43,3 72,2 8,10 0,45 0,9
A-3 3,77 0,2 46,1 76,8 8,35 0,45 0,9
A- 4 3,59 0,2 40,7 67,9 7,45 0,45 0,9
A-5 3,67 0,2 44,5 74.2 8,21 0,45 0,9
A-6 3,75 0,2 47,6 79,3 8,42 0,45 0,9
A-7 3,62 0,2 37,3 62,2 6,71 0,45 0,9
A-8 3,78 0,2 47,0 78,3 8,39 0,45 0.9

Примечание: модуль упругости; предел текучести; — прочность бетона на одноосное растяжение; — коэффициент передачи сдвига при раскрытии трещин; и — коэффициент передачи сдвига при закрытии трещины.

E (× 10 5 МПа) Коэффициент Пуассона (МПа)

21 0,3 340

Посредством расчета методом конечных элементов была получена предельная несущая способность 8 HSHPRCSL. Из таблицы 9 видно, что результаты расчета предельной несущей способности HSHPRCSL методом конечных элементов несколько выше, чем результаты модельных испытаний и теоретических формул. Причина в том, что ограничения конечно-элементной модели полностью отражают трехмерное состояние сжатия футеровки ствола, а предел прочности бетона на сжатие будет значительно улучшен в трехмерном состоянии сжатия, что не может быть полностью отражено в контрольная работа.Вообще говоря, все ошибки составляют менее 12%, что подтверждает рациональность конечно-элементной модели. Далее поясняется, что исследования, проведенные в этой статье, могут стать основой для проектирования высокопрочной и высокопроизводительной бетонной футеровки шахты.

7. Выводы

В этом исследовании сначала была проведена серия испытаний смеси высокопрочного и высокоэффективного бетона (HSHPRC) для определения оптимального соотношения смеси для использования в футеровках валов глубокой заморозки.Затем была испытана серия моделей высокопрочной и высокопроизводительной железобетонной футеровки вала (HSHPRCSL) для определения их механических свойств и характеристик разрушения. Затем был проведен теоретический анализ, основанный на трехпараметрическом критерии прочности, чтобы определить предельную несущую способность моделей HSHPRCSL, предоставив аналитические выражения для упругих и пластических радиусов зон, напряжения и нагрузки. Наконец, метод конечных элементов используется для проверки вышеупомянутых результатов.Были получены следующие выводы: (1) В соответствии со специальной средой отверждения и условиями строительства, которым подвергаются футеровки стволов глубокого замораживания, была предложена оптимизированная бетонная смесь для прочности бетона в диапазоне от C60 до C80, что дает важную информацию для содействия улучшению проектирование и строительство футеровки валов глубокой замораживания аллювия. (2) Когда модели HSHPRCSL разрывались, наблюдались падения больших кусков бетона, появлялись наклонные сломанные трещины, происходил пластический изгиб кольцевой арматуры вдоль поверхности разрушения и разрушение при сдвиге при сжатии произошло при угле между поверхностью разрушения и максимальным главным напряжением 25–30 °.(3) Результаты испытаний модели HSHPRCSL показали высокую предельную несущую способность. Факторами, которые повлияли на предельную несущую способность, были, в порядке уменьшения влияния, предельная прочность на одноосное сжатие бетона, отношение толщины к диаметру и коэффициент армирования. При равномерной приложенной извне нагрузке при увеличении класса прочности бетона на 10 МПа предельная несущая способность модели увеличилась на 6,29 МПа. Для той же марки прочности бетона увеличение степени армирования от 0.От 3% до 0,8% максимальная несущая способность футеровки вала улучшилась примерно на 0,85 МПа. (4) Теоретическая предельная несущая способность HSHPRCSL, рассчитанная на основе трехпараметрического критерия прочности, в основном соответствовала экспериментальным результатам, показывая погрешность менее 8%. Очевидно, что предложенный метод теоретического расчета предельной несущей способности конструкций HSHPRCSL является надежным, обеспечивая теоретическую основу для проектирования конструкций HSHPRCSL в скважинах с глубоким промерзанием аллювия.(5) Из-за ограничений конечно-элементной модели, полностью отражающей трехмерное состояние сжатия футеровки ствола скважины, результаты конечных расчетов предельной несущей способности HSHPRCSL немного выше, чем результаты модельного испытания и теоретической формулы. Однако погрешности менее 12%, что подтверждает рациональность конечно-элементной модели.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Выражение признательности

Эта работа финансировалась Национальным фондом естественных наук Китая (гранты № 51374010, 51474004, 51874005, 51878005 и 51804006) и ключевым проектом исследований естественных наук в колледжах и университетах провинции Аньхой (гранты № .KJ2010A094 и KJ2011A093).

Глава 2 (продолжение) — Руководство пользователя для бетонного материала LS-DYNA, модель 159, май 2007 г.

PDF-файлов можно просматривать с помощью Acrobat® Reader®

Глава 2.Теоретическое руководство

Объемные модули и модули сдвига

Модуль Юнга бетона

зависит от прочности бетона, как показано в таблице 1. Эти измерения взяты из уравнения в CEB, как показано на рисунке 74:

Рисунок 74. Уравнение. Модуль Юнга по умолчанию E .

Здесь E — это модуль Юнга, а E C = 18,275 МПа (2651 фунт / кв. Дюйм) (что является значением модуля Юнга, когда f c = 10 МПа (1450 фунт / кв. Дюйм)).Это значение E C предназначено для моделирования, которое моделируется линейно по отношению к пику (без предварительного пикового упрочнения). Коэффициент Пуассона обычно принимается от 0,1 до 0,2. Здесь выбрано значение η = 0,15, и предполагается, что оно остается постоянным с учетом прочности бетона. Основываясь на этой информации, модули объема и сдвига по умолчанию ( K и G ) в таблице 1 получены из классических соотношений между константами жесткости, как показано на рисунке 75:

.

Рисунок 75.Уравнение. Модули сдвига и объема, G и K .

Уравнения на рисунках 74 и 75 реализованы в процедурах инициализации бетонной модели для установки модулей бетона по умолчанию в зависимости от прочности бетона на сжатие.

В качестве альтернативы Комитет 318 ACI предлагает формулу, показанную на Рисунке 76 для модуля упругости:

Рисунок 76. Уравнение. Модуль Юнга по ACI, E c .

, где w c — плотность бетона в килограммах на кубический метр (кг / м 3 ). Для бетона нормального веса с w c = 2286 кг / м 3 (5040 фунтов на кубический фут (фунт / фут 3 )) эта формула сводится к уравнению, показанному на рисунке 77:

Рисунок 77. Уравнение. Приведенный модуль Юнга по ACI, E c .

Эта формула дает модули Юнга, которые находятся в пределах ± 9 процентов от значений, представленных на рисунке 74, как показано в таблице 2.

Таблица 1. Данные модули объемной массы и сдвига бетона по умолчанию получены из формулы для модуля Юнга, приведенной в CEB.
Предел прочности при неограниченном сжатии МПа (фунт / кв. Дюйм) Модуль Юнга, ГПа (тыс. Фунтов на квадратный дюйм) Коэффициент Пуассона Модуль объемной упругости, ГПа (тыс. Фунтов на кв. Дюйм) Модуль сдвига, ГПа (тыс. Фунтов на квадратный дюйм)
20 (2,901) 23,0 (3 336) 0.15 11,0 (1 595) 10,0 (1450)
28 (4,061) 25,8 (3 742) 0,15 12,3 (1784) 11,2 (1 624)
38 (5,511) 28,5 (4 134) 0,15 13,6 (1973) 12,4 (1798)
48 (6962) 30,8 (4 467) 0.15 14,7 (2132) 13,4 (1 944)
58 (8,412) 32,8 (4 757) 0,15 15,6 (2263) 14,3 (2074)

ГПа = гигапаскалях

МПа =

мегапаскалей

тысяч фунтов на квадратный дюйм =

тысяч фунтов на квадратный дюйм

psi = фунтов на квадратный дюйм

Таблица 2. Эти объемные модули и модули сдвига для бетона выводятся из формулы для модуля Юнга, предложенной Комитетом кодов ACI.
Предел прочности при неограниченном сжатии МПа (фунт / кв. Дюйм) Модуль Юнга, ГПа (тыс. Фунтов на квадратный дюйм) Коэффициент Пуассона Модуль объемной упругости, ГПа (тыс. Фунтов на кв. Дюйм) Модуль сдвига, ГПа (тыс. Фунтов на квадратный дюйм)
20 (2,901) 21,0 (3046) 0,15 10,0 (1450) 9,1 (1320)
28 (4,061) 24.9 (3 611) 0,15 11,9 (1726) 10,8 (1566)
38 (5,511) 28,9 (4 192) 0,15 13,8 (2 002) 12,6 (1827)
48 (6962) 32,6 (4728) 0,15 15,5 (2248) 14,2 (2060)
58 (8,412) 35.8 (5,192) 0,15 17,0 (2 466) 15,6 (2263)

Поверхность трехосного сжатия

Уравнение поверхности текучести TXC соответствует четырем измерениям прочности. Для систем безопасности на дорогах интересными режимами являются, прежде всего, режимы растяжения и низкого ограничивающего давления. Следовательно, первое и наиболее распространенное измерение — это неограниченное сжатие, при котором давление составляет одну треть от силы.Второе измерение — это одноосное растяжение, которое часто называют прямым растяжением. Третье измерение — трехосное натяжение (равное натяжение в трех направлениях), которое определяет вершину поверхности текучести TXC. Четвертое измерение — TXC при заданном давлении. Выбранное давление составляет 70 МПа (10 153 фунтов на кв. Дюйм). Подгонка к этому измерению фиксирует поверхность текучести при давлении от низкого до среднего.

Измерения прочности приведены в таблице 3. Измерения одноосного сжатия и растяжения взяты из таблиц и информации, представленной в CEB.Измерение трехосного натяжения равно измерению одноосного натяжения. Этот выбор, наряду с соответствующим выбором трехинвариантных масштабных коэффициентов, будет моделировать прочность на двухосное растяжение, приблизительно равную прочности на одноосное растяжение. Это рекомендация CEB.

Измерение TXC (принципиальная разница напряжений) взято из анализа данных испытаний. Например:

  • Измерения, проведенные для трех одинаковых бетонов с f ‘c = 45 МПа (6527 фунтов на квадратный дюйм), показывают среднюю трехосную прочность около 120 МПа (17 405 фунтов на квадратный дюйм) (разница главных напряжений) при давлении 69 МПа (10 008 фунтов на квадратный дюйм). ). (25)
  • Измерения, указанные в справке 28 для бетона нормальной прочности с f C = 25 МПа (3626 фунтов на квадратный дюйм), указывают на разность основных напряжений 69 МПа (10 008 фунтов на квадратный дюйм) при давлении 37 МПа (5366 фунтов на квадратный дюйм). ).
Таблица 3. Приблизительные измерения прочности, используемые для установки параметров поверхности текучести TXE по умолчанию.
Тип измерения Набор сильных сторон 1 Набор сильных сторон 2 Набор сильных сторон 3 Набор сильных сторон 4 Набор сильных сторон 5
Одноосное сжатие f ‘ C МПа (psi) 20 (2 901) 28 (4 061) 38 (5 511) 48 (6962) 58 (8 412)
Одноосное растяжение f ‘ T
МПа (фунт / кв. Дюйм)
1.6 (232) 2,2 (319,1) 2,9 (421) 3,5 (508) 4,1 (595)
Трехосное натяжение
МПа (фунт / кв. Дюйм)
1,6 (232) 2,2 (319,1) 2,9 (421) 3,5 (508) 4,1 (595)
Трехосное сжатие
2,75 f ‘ C при P = 1,5 f’ C
МПа (фунт / кв. Дюйм)
55 (7 977) 77 (11 168) 105 (15 229) 132 (19 145) 160 (23 206)

Уравнение поверхности текучести TXC связывает прочность с давлением через четыре параметра, как показано на рисунке 78:

Рисунок 78.Уравнение. TXC Strength.

При каждом значении прочности на неограниченное сжатие четыре параметра прочности ( α, λ, β, θ ) одновременно подгоняются к четырем значениям прочности с помощью итерационной процедуры. Подгоночные значения для пяти сильных сторон приведены в таблице 4.

Очевидно, что пользователь может захотеть проанализировать бетон с прочностью, отличной от пяти перечисленных. Для этого квадратные уравнения в зависимости от прочности на неограниченное сжатие подходят для каждого параметра, P , как показано на Рисунке 79:

Рисунок 79.Уравнение. Параметр интерполяции P .

Для поверхности текучести TXC параметр P представляет α, λ, β, или q . Установленные значения A P , B P и C P приведены в таблице 5. Подходящие значения A P , B P и C P для всех остальных входных параметров конкретной модели (TOR и TXE поверхности текучести, крышка, повреждение, параметры скоростных эффектов) приведены в последующих разделах.

Таблица 4. Входные параметры поверхности текучести TXC в зависимости от прочности на неограниченное сжатие.
Неограниченный
Компрессия
Прочность
МПа (фунт / кв. Дюйм)
α
МПа (фунт / кв. Дюйм)
λ
МПа (фунт / кв. Дюйм)
β
МПа -1 (фунт / кв. Дюйм -1 )
θ
20 (2,901) 12.8 (1856) 10,5 (1523) 1.929E-02 0,266
28 (4,061) 14,2 (2060) 10,5 (1523) 1.929E-02 0,290
38 (5,511) 15,4 (2234) 10,5 (1523) 1.929E-02 0,323
46 (6 672) 15,9 (2 306) 10.5 (1523) 1.929E-02 0,350
58 (8,412) 15,9 (2 306) 10,5 (1523) 1.929E-02 0,395

МПа -1 = 0,006895 фунт / кв. Дюйм -1

Таблица 5. Коэффициенты квадратного уравнения, которые устанавливают параметры поверхности текучести TXE, TOR и TXE по умолчанию в зависимости от прочности на неограниченное сжатие.
Входной параметр P A P B P C P
TXC Поверхность α (МПа) -0,003
(МПа -1 )
0,3169747 7,7047
(МПа)
λ (МПа) 0
(МПа -1 )
0 10.5
(МПа)
β (МПа -1 ) 0
(МПа -3 )
0
(МПа -2 )
1.929E-02
(МПа -1 )
θ 1,3216E-05
(МПа -2 )
2.3548E-03
(МПа -1 )
0,2140058
TOR Поверхность α λ 0
(МПа -2 )
0
(МПа -1 )
0.74735
λ λ 0
(МПа -2 )
0
(МПа -1 )
0,17
β λ (МПа -1 ) -1.9972e-05
(МПа -3 )
2.2655e-04
(МПа -2 )
8.1748e-02
(МПа -1 )
θ λ (МПа -1 ) -3.8859e-07
(МПа -3 )
-3.9317e-04
(МПа -2 )
1.5820e-03
(МПа -1 )
TXE Поверхность α 2 0
(МПа -2 )
0
(МПа -1 )
0,66
λ 2 0
(МПа -2 )
0
(МПа -1 )
0.16
(МПа)
β 2 (МПа -1 ) -1.9972e-05
(МПа -3 )
2.2655e-04
(МПа -2 )
8.2748e-02
(МПа -1 )
θ 2 (МПа -1 ) -4,8697e-07
(МПа -3 )
-1,8883e-06
(МПа -2 )
1.8822e-03
(МПа -1 )

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

МПа -1 = 0,006895 фунт / кв. Дюйм -1

МПа -2 = 0,000047538 фунт / кв. Дюйм -2

МПа -3 = 0,000000328 фунт / кв. Дюйм -3

Поверхности для трехосного удлинения и кручения

Масштабные функции Рубина определяют прочность бетона при любом напряженном состоянии относительно прочности TXC. (17) Коэффициенты прочности показаны на рисунке 80:

Рисунок 80.Уравнение. Наиболее общая форма для Q 1 , Q 2 .

, где Q 1 — это отношение прочности TOR / TXE, а Q 2 — отношение прочности TXE / TXE. Каждое соотношение может оставаться постоянным или изменяться в зависимости от давления. Подгонки этих уравнений к данным по умолчанию приведены в таблицах 6 и 7 и основаны на следующих данных и предположениях:

  • Поверхность текучести в девиаторной плоскости имеет треугольную форму при растягивающем давлении.Это означает, что Q 1 = 0,5774 и Q 2 = 0,5. В этом случае Q 1 и Q 2 задаются внутренне, а значения α λ , λ λ , β λ , 14 θ λ и α 2 , λ 2 , β 2 , θ 2 не используются. Они соответствуют модельным значениям прочности на двухосное растяжение, которые находятся в пределах 1 процента от пределов одноосного растяжения, как указано в CEB.
  • Форма поверхности текучести в девиаторной плоскости переходит от треугольника при P = 0 к неправильному шестиугольнику при P > 0. В этом случае Q 2 задается для обеспечения прочности на двухосное сжатие. это примерно на 15 процентов больше, чем прочность на одноосное сжатие ( f BC = 1,15 f C ), как указано в CEB. Эта спецификация CEB согласуется с данными ссылки 16.В этой ссылке предлагается двухосная прочность на сжатие, которая примерно на 16 процентов выше, чем прочность на неограниченное сжатие.
  • Посадки при растяжении и сжатии будут плавно пересекаться при значениях Q 1 = 0,5774 и Q 2 = 0,5 при чистом сдвиге ( P = 0).
Таблица 6. Входные параметры поверхности текучести TOR в зависимости от прочности на неограниченное сжатие.
Неограниченный
Компрессия
Прочность
МПа (фунт / кв. Дюйм)
α 1 λ 1 β 1 МПа -1 (фунт / кв. Дюйм -1 ) θ 1 МПа -1 (фунт / кв. Дюйм -1 )
20 (2,901) 0.74735 0,170 0,07829 1,372E-03
28 (4,061) 0,74735 0,170 0,07252 1.204E-03
38 (5,511) 0,74735 0,170 0,06135 9.247e-04
46 (6 672) 0,74735 0.170 0,05004 6.382E-04
58 (8,412) 0,74735 0,170 0,02757 1.147E-04

МПа -1 = 0,006895 фунт / кв. Дюйм -1

Таблица 7. Входные параметры поверхности текучести TXE в зависимости от прочности на неограниченное сжатие.
Предел прочности при неограниченном сжатии МПа (фунт / кв. Дюйм) α 2 λ 2 β 2 МПа -1 (фунт / кв. Дюйм -1 ) θ 2 МПа -1 (фунт / кв. Дюйм -1 )
20 (2,901) 0.66 0,16 0,07829 1.649E-03
28 (4,061) 0,66 0,16 0,07252 1.450E-03
38 (5,511) 0,66 0,16 0,06135 1.102e-03
46 (6 672) 0,66 0,16 0.05004 7.687e-04
58 (8,412) 0,66 0,16 0,02757 1,310E-04

МПа -1 = 0,006895 фунт / кв. Дюйм -1

Опять же, поскольку пользователи могут захотеть проанализировать бетон с прочностью, отличной от пяти перечисленных, квадратные уравнения в зависимости от прочности на неограниченное сжатие подходят для каждого набора значений параметров для поверхностей TOR и TXE.Коэффициенты квадратного уравнения ранее были приведены в таблице 5.

Расположение, форма и параметры заглушки

Параметры крышки выбираются путем подбора кривых зависимости давления от объемной деформации, измеренных при испытаниях на гидростатическое сжатие и одноосную деформацию. Посадки по умолчанию, приведенные в таблице 8, основаны на следующих данных и предположениях:

  • Начальное положение крышки — инвариант давления, при котором гидростатическая Кривая зависимости давления от объемной деформации становится нелинейной.Нелинейность возникает при более низких давлениях для бетона с более низкой прочностью. Следовательно, первоначальное расположение крышки уменьшается с уменьшением прочности бетона.
  • Форма крышки в сочетании с начальным положением крышки задает давление, при котором кривая одноосной деформации давление-объемная деформация становится нелинейной. Параметр формы крышки 5 является типичным и обычно используется разработчиком для подгонки бетона с f ‘c = 45 МПа (6 527 фунтов на кв. Дюйм).
  • Максимальное изменение пластического объема устанавливает диапазон объемной деформации, в котором кривая объемной деформации давления является нелинейной (от начала до блокировки).Обычно максимальное пластическое изменение объема приблизительно равно пористости воздушных пустот. Значение 0,05 указывает на пористость воздушных пустот 5 процентов. Не ожидается, что поры в приложениях для обеспечения безопасности на дорогах будут полностью уплотнены. Таким образом, этот параметр установлен так, чтобы обеспечить разумную форму кривой зависимости давления от объемной деформации в режиме от низкого до среднего давления, применимого к испытаниям безопасности на дорогах.
  • Параметр линейного упрочнения крышки задает форму кривой объемной деформации давления, хотя он производит внезапный переход в начале нелинейности.Параметр квадратичной закалки крышки сглаживает этот переход.

Пример кривой давление-объемная деформация из моделирования изотропного сжатия приведен на рисунке 81. Этот рисунок демонстрирует, как каждый параметр влияет на форму кривой.

Начальное положение крышки зависит от прочности на сжатие. Квадратное уравнение используется для определения положения крышки при прочности на сжатие, отличной от пяти указанных в таблице. Коэффициенты квадратного уравнения: A P = 8.769178e-03 МПа -1 , B P = -7,3302306e-02 и C P = 84,85 МПа (12306 psi) .

Таблица 8. Форма, расположение и параметры твердения крышки в зависимости от прочности на неограниченное сжатие.
Предел прочности при неограниченном сжатии МПа (фунт / кв. Дюйм) Форма крышки R Расположение крышки X o МПа (фунт / кв. Дюйм) Максимальное изменение объема пластика Вт Линейное упрочнение D 1 МПа (psi) Квадратичное упрочнение D 2 МПа 2 (psi 2 )
20 (2,901) 5 87 (12 618) 0.05 2.50e-04 3,49e-07
28 (4,061) 5 90 (13 053) 0,05 2.50e-04 3,49e-07
38 (5,511) 5 95 (13 779) 0,05 2.50e-04 3,49e-07
48 (6962) 5 102 (14 794) 0.05 2.50e-04 3,49e-07
58 (8,412) 5 110 (15 954) 0,05 2.50e-04 3,49e-07

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

Рисунок 81. График. Это моделирование изотропного сжатия демонстрирует, как параметры крышки задают форму кривой объемной деформации давления.

Параметры повреждений

Бетон размягчается в режимах растяжения и низкого ограничивающего давления. Для целей моделирования энергия разрушения определяется как площадь под участком разупрочнения кривой «напряжение-смещение» от пикового напряжения до полного разупрочнения. Одно уравнение в CEB связывает измеренную энергию разрушения при растяжении с прочностью на неограниченное сжатие и максимальным размером заполнителя, как показано на Рисунке 82:

.

Рисунок 82.Уравнение. Энергия разрушения по умолчанию G F .

Таблица 9. Коэффициенты для уравнения энергии разрушения.
Максимальный размер заполнителя, мм (дюймы) G F0 кПа-см (фунт / дюйм2)
8 (0,31 дюйма) 2,5
16 (0,62 дюйма) 3,0
32 (1.26 дюймов) 3,8

КПа-см = килопаскаль-сантиметр

1 КПа-см = 0,05710 фунтов на квадратный дюйм

Здесь G F0 — энергия разрушения при f ¢ c = 10 МПа (1450 фунтов на кв. Дюйм) как функция максимального размера агрегата. CEB фактически указывает значение G F0 как 5,8 для 32-мм (1,26 дюйма) агрегата, но оно было заменено на 3,8, чтобы привести G F в соответствие с табличными значениями CEB.Подгонка квадратного уравнения к этим значениям G F0 как функция размера агрегата в мм составляет A P = 0,000520833 см / кПа, B P = 0,75 см и C P = 1,9334 КПа-см.

Энергии разрушения при растяжении, рассчитанные по уравнению на Рисунке 82 для пяти удельных значений прочности бетона, приведены в Таблице 10.

Таблица 10. Энергия разрушения при растяжении, приведенная в CEB в зависимости от прочности бетона.
Предел прочности при неограниченном сжатии МПа (фунт / кв. Дюйм) Суммарное значение 8 мм (0,31 дюйма) КПа-см (фунт / дюйм2) Совокупный объем 16 мм (0,62 дюйма), КПа-см (фунт / кв. Дюйм) Суммарное 32 мм (1,26 дюйма) КПа-см (фунт / дюйм2)
20 (2,901) 4,0 5,0 6,5
28 (4,061) 5.0 6,0 8,0
38 (5,511) 6,5 7,5 9,5
48 (6962) 7,0 9,0 1,15
58 (8,412) 8,5 1.05 1,30

1 кПа-см = 0,05710 фунтов на квадратный дюйм

Модель бетонного материала требует указания энергии разрушения в одноосном растягивающем напряжении, одноосном напряжении сжатия и чистом напряжении сдвига.Значения по умолчанию для энергии разрушения при растяжении задаются уравнением на Рисунке 82. Значения по умолчанию для энергии разрушения при сжатии устанавливаются равными 100-кратной энергии разрушения при растяжении. Значения по умолчанию для энергии разрушения при сдвиге устанавливаются равными энергии разрушения при растяжении.

Другие требуемые входные параметры: пороги хрупкого и вязкого повреждения и максимальные уровни повреждения:

  • Каждый порог повреждения устанавливает уровень энергии упругой деформации, при котором начинается разупрочнение.Порог хрупкого повреждения устанавливается равным уровню энергии упругой деформации при неограниченном растяжении при пиковом напряжении. Порог вязкого повреждения устанавливается равным уровню энергии упругой деформации при неограниченном сжатии при пиковом напряжении.
  • Форма кривых смягчения задается параметрами B и D . Значение B = 100,0 установлено при сжатии для постепенного начального размягчения (плоская вершина). Значение D = 0,1 установлено при растяжении для хрупкого начального размягчения (заостренный верх).
  • Параметры максимальных повреждений устанавливают максимальные уровни повреждений, достигаемые при неограниченном сжатии и растяжении. Максимальный уровень повреждения установлен равным 0,99 как для хрупких, так и для пластичных составов.

Параметры скорости деформации

Бетон демонстрирует увеличение прочности с увеличением скорости деформации (см. Рисунок 13 и Рисунок 14). Данные обычно представляются в виде отношения динамической прочности к статической, называемого коэффициентом динамического увеличения (DIF).CEB предоставляет спецификации для DIF, как обсуждается в приложении D. Однако спецификации CEB не подходят для данных о растяжении, ранее показанных на рисунке 14. Таким образом, DIF, используемый и показанный на рисунке 83, основан на опыте разработчика. различные оборонные контракты, особенно для бетона с прочностью около f c = 45 МПа (6 527 фунтов на кв. дюйм). Эти характеристики хорошо согласуются с данными о растяжении и сжатии, ранее показанными на рисунках 13 и 14.

Спецификации

DIF приблизительно удовлетворяются путем выполнения многочисленных расчетов и выбора параметров эффектов скорости вязкопластичности методом проб и ошибок. Вязкопластические параметры применяются к формулировкам пластичности, повреждения и энергии разрушения. Эти параметры: η 0t и n t для подбора данных по одноосному растягивающему напряжению и η 0c и n c для подбора данных одноосного сжатия.Коэффициенты квадратного уравнения зависят от прочности на неограниченное сжатие, но не зависят от размера заполнителя.

Параметры по умолчанию при растяжении: n t = 0,48, с коэффициентами квадратного уравнения для η 0t из A P = 8.0614774E-13 , B P = 19E -10 и C P = 5.0752351E-05 для времени в секундах и напряжения в фунтах на квадратный дюйм.Параметры сжатия по умолчанию: n c = 0,78, с коэффициентами квадратного уравнения для η 0c из A P = 1,2772337-11 , B P = −1.0613722E-07 , и C P = 3.203497-04. Параметры скоростных эффектов при чистом напряжении сдвига устанавливаются равными параметрам при растяжении с помощью параметра Srate = 1.

Пределы перенапряжения при растяжении ( сверх ) и сжатии ( сверх ) ограничивают эффекты скорости при высоких скоростях деформации (> 100).Коэффициенты квадратного уравнения перенапряжения для и равны A P = 1,309663E-02 МПа -1 , B P = -0,3

9 и C P = 21,45 МПа. Они обеспечивают пределы перенапряжения при растяжении и сжатии в 21 МПа (3046 фунтов на квадратный дюйм) при прочности на неограниченное сжатие 30 МПа (4351 фунтов на квадратный дюйм).

В литературе содержится противоречивая информация о том, зависит ли энергия разрушения от скорости деформации.Одна из возможностей — смоделировать энергию разрушения независимо от скорости деформации ( repow = 0). Другая возможность — увеличить энергию разрушения со скоростью деформации путем умножения статической энергии разрушения на DIF ( repow = 1). Опыт разработчика заключался в увеличении значения энергии разрушения со скоростью деформации; следовательно, repow = 1 — значение по умолчанию. Это значение обеспечивает хорошую корреляцию с данными испытаний для большинства проблем, проанализированных и обсуждаемых в сопутствующем отчете об оценке конкретной модели. (1) Однако моделирование рельсов моста Texas T4 лучше всего коррелирует с данными, если энергия разрушения увеличивается пропорционально квадратному корню из скорости деформации ( repow = 0,5).

Рисунок 83. График. Приблизительное динамическое увеличение при растяжении и сжатии

факторов для поведения конкретной модели по умолчанию.

Шт.

Предусмотрено пять систем единиц. Это:

  • EQ.0. ГПа, мм, миллисекунды, кг / мм 3 , килоньютон (кН)
  • EQ. 1. МПа, мм, миллисекунды, граммы на кубический миллиметр (г / мм 3 ), ньютоны (Н)
  • EQ. 2. МПа, мм, секунды, миллиграммы на мм 3 (мг / мм 3 ), N
  • EQ. 3. фунт / кв. Дюйм, дюйм, секунды, фунт-секунды в квадрате на дюйм до четвертой (фунт-с 2 / дюйм 4 ), фунт
  • EQ. 4. Па, м, секунды, кг / м 3 , Н

Предыдущая | Содержание | Следующий

Какая минимальная требуемая прочность на сжатие для бетонной кладки?

Если у вас есть вопросы о конкретных продуктах или услугах, которые мы предоставляем, не стесняйтесь обращаться к нам.

FAQ 05-14

С последней редакцией Спецификации для каменных конструкций (TMS 602-13 / ACI 530.1-13 / ASCE 6-13) в сочетании с требованиями Строительных норм для каменных конструкций (TMS 402-13 / ACI 530-13 / ASCE 5 -13) произошли значительные изменения в отрасли бетонных работ.На протяжении десятилетий проектировщикам были предоставлены два метода оценки прочности на сжатие блоков каменной кладки. Эти две формы соответствия заключались либо в испытании призм (либо призм, построенных на строительной площадке, либо призм, удаленных из существующей кладки) для оценки прочности на сжатие, либо метода измерения прочности на единицу. Последний обычно является предпочтительным методом для многих проектов из-за относительно быстрого и простого процесса с минимальными затратами. Несмотря на простоту и удобство, метод измерения удельной прочности уже давно признан наиболее консервативным из двух вариантов.

Что такое метод измерения удельной прочности?
Метод единицы прочности был разработан с использованием данных испытаний на прочность на сжатие, собранных с 1950-х по 1980-е годы. Проще говоря, результирующий метод, полученный на основе данных испытаний, определил общую прочность сборки на сжатие на основе прочности отдельных единиц и типа раствора, который будет использоваться при проектировании.

Что изменилось?
В течение многих лет таблица метода удельной прочности, опубликованная в TMS 602, оставалась неизменной и основывалась на исходном наборе исторических данных.Осознавая ограничительный консерватизм в расчетных значениях, был начат исследовательский проект [1] по составлению нового набора данных, отражающих текущие методы испытаний и свойства материалов. Это исследование, в свою очередь, было включено в издание TMS 402/602 2013 г., как показано в следующей таблице, которая иллюстрирует корреляцию между прочностью на сжатие единицы, типом раствора и прочностью на сжатие сборки.

1 Для блоков размером менее 4 дюймов(102 мм) номинальная высота, используйте 85 процентов перечисленных значений.

Повышение окончательной проектной прочности блоков каменной кладки — не единственное недавнее изменение. В 2014 году стандарт ASTM C90 был пересмотрен, чтобы увеличить минимальную прочность на сжатие устройства с 1900 фунтов на квадратный дюйм (13,1 МПа) до 2000 фунтов на квадратный дюйм (13,8 МПа). При использовании приведенной выше перекалиброванной таблицы прочности блока бетонный блок, соответствующий минимальным требованиям ASTM C90 и уложенный в растворе типа S или M, обеспечивает прочность на сжатие в сборе 2000 фунтов на квадратный дюйм (13.8 МПа), что значительно превышает исторический минимум по умолчанию в 1500 фунтов на квадратный дюйм (10,3 МПа), используемый для указанной прочности бетонной кладки на сжатие.

Как эти изменения повлияют на меня?
Благодаря увеличению не только удельной прочности и общей прочности на сжатие, бетонная кладка может оставаться конкурентоспособной среди других строительных материалов, используемых в строительстве.Производство агрегатов практически не изменилось. Увеличение прочности связано с уменьшением неопределенности данных, используемых для разработки этих расчетных значений, и проверкой прочности, уже присутствующей в современных бетонных элементах кладки.

Список литературы

  1. Повторная калибровка метода измерения прочности блоков для проверки соответствия указанной прочности бетонной кладки на сжатие, MR37, Национальная ассоциация бетонных кладок, 2012.(www.ncma.org)
  2. Стандартные технические условия для несущих бетонных блоков, ASTM C90-14. ASTM International, 2014.

Высокопрочный бетон

Высокопрочный бетон Высокопрочный Бетон

Высококачественный бетон — это термин используется для описания бетона с особыми свойствами, не относящимися к нормальным конкретный. Высокая производительность означает, что бетон имеет одну или несколько из следующих характеристик: следующие свойства: низкая усадка, низкая проницаемость, высокий модуль упругости эластичность, или высокая прочность.По словам Генри Рассела, ACI определяет высокие бетон с характеристиками как «бетон, отвечающий особым характеристикам и однородности требования, которые не всегда могут быть выполнены в обычном порядке, используя только обычные материалы и обычные методы смешивания, размещения и отверждения. Требования может включать улучшения размещения и уплотнения без разделения, длительные механические свойства, ранняя прочность, вязкость, объем стабильность или срок службы в суровых условиях »(Concrete International, п.63). Под высокопрочным бетоном обычно понимается бетон с прочность на сжатие 28-дневного цилиндра превышает 6000 фунтов на квадратный дюйм или 42 МПа. В более общем смысле, бетон с прочностью на одноосное сжатие более чем то, что обычно получается в данном географическом регионе, считается высокопрочным, хотя предыдущие ценности широко признаны. Сильные стороны до 20000 фунтов на квадратный дюйм (140 МПа) использовались в различных приложениях . Лаборатории показали прочность, приближающуюся к 60000 фунтов на квадратный дюйм (480 МПа).

Высокопрочный бетон может противостоять нагрузки, недоступные для бетона нормальной прочности. Несколько явных преимуществ и недостатки можно проанализировать. Важно учитывать все второстепенные результаты выбора высокопрочного бетона, т.к. соображения должны рассматриваться помимо прочностных свойств.

Если принято решение использовать высокопрочные, высокопрочный бетон, смесь Процесс проектирования и производства может начаться.Используемые материалы и концепции, связанные с повышением прочности бетона, должны быть четко разобрались с целью получения желаемых свойств. Тестирование — это неотъемлемая часть шаг в производственном процессе, поскольку исследования контроля качества показывают, что небольшие изменения пропорций смеси могут привести к большим изменениям в прочность бетона на сжатие. Когда проектирование пропорций завершено, смешивание можно начинать с дополнительным учетом удобоукладываемости и сопутствующие свойства микс.

Оставить комментарий