Лекция № 6 Тема 7: Свойства бетонных смесей и бетонов. Железобетон – изделия и конструкции Время: 2 ч. Вопросы: 1. Основные свойства бетонной смеси. 2. Понятие о процессах твердения бетона и способах его ускорения. 3. Прочность бетона и факторы её определяющие. Литература: [1] с. 382… 397, [2] c. 110… 129. 2/18/2018 1
БЕТОННЫЕ СМЕСИ И ИХ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА Бетонная смесь представляет собой формуемую массу, предназначенную для бетонирования строительных конструкций. СВОЙСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ Реологические Технологические начальная структурная прочность удобоукладываемость пластичность подвижность жесткость связность текучесть 2/18/2018 водо или раствороотделение 2
Реологические свойства - группа свойств бетонной смеси, характеризующих ее способность последовательно претерпевать упругие и вязко-пластичные деформации под действием внешних сил, т. е. вести себя сначала как твердое тело, а затем как вязкая жидкость. Схемы приборов для определения реологических свойств бетонной смеси: а) - измерение глубины, проникания конуса; 2/18/2018 б) - скорость погружения шарика; в) - усилие выдергивания. 3
Начальная прочность бетонной смеси - характеризуется величиной напряжения сдвига , МПа, равной отношению сдвигающего усилия Q к площади поверхности сдвига Aq: Пластичность - характеризуется величиной динамической вязкости системы , МПа с. Текучесть – характеризуется величиной скорости сдвига vq, м/с. 2/18/2018 4
Квазиупругое состояние системы сохраняется до некоторого критического значения напряжений cr : где: - напряжение сдвига; r - остаточная вязкость, u — предельное напряжение сдвига; dvq/dx- градиент скорости сдвига. Поведение густых смесей при их уплотнении можно описать уравнением Кулона: где: - нормальное напряжение; - угол внутреннего трения смеси; st - структурная вязкость смеси. 2/18/2018 5
Изменение динамической вязкости бетонной снеси в зависимости от напряжений сдвига 2/18/2018 Изменение скорости течения бетонной смеси vq в зависимости от напряжений сдвига 6
Технологические свойства бетонной смеси - характеризуют возможность ее применения в определенных условиях производства. Удобоукладываемость - способность бетонной смеси растекаться и заполнять форму (опалубку) при сохранении однородности своей структуры. Подвижность - способность бетонной смеси растекаться и заполнять форму под действием своей тяжести. Стандартный показатель подвижности – «осадка конуса» hq , см. 2/18/2018 7
25 раз на глубину слоя Схема определения подвижности бетонной смеси: I - воронка; 2 - металлический лист; 3 - конус-форма; 4 - отформованный бетонный конус; 5 - конус из подвижной смеси после осадки; 6 - конус из литой смеси после осадки. 2/18/2018 8
Жесткость - способность бетонной смеси растекаться и заполнять форму под действием вибрации и сил тяжести. Стандартный показатель жесткости – время вибрирования tq, с. Схемы определения жесткости бетонной смеси: а - положение в начале испытания; б - положение в конце испытания; 1 - форма-цилиндр без дна; 2 - бетонная смесь; 3 диск со штангой; 4 - отверстия в диске (d - 5 мм); 5 - штатив; 6 2/18/2018 9 - лабораторная виброплощадка; 7 - цементное тесто.
Факторы, определяющие требования к удобоукладываемости конструкции Факторы состава бетонной смеси, улучшающие её удобоукладываемость тип 2/18/2018 размер степень армирования технологии бетонирования без вибрации с вибрацией Увеличение содержания теста в смеси и уменьшение его густоты Использование цементов с низкой водопотребностью Применение заполнителей возможно большей крупности Оптимальное соотношение между песком и щебнем Использование гравия вместо щебня Применение пластифицирующих добавок 10
Требования к маркам бетонной смеси по удобоукладывае Марки бетонных смесей Норма удобоукладываемости по показателю подвижных жестких и сверхжестких hq, см t q, с П 1 — 4 и менее 1. . . 4 П 2 — 5. . . 9 — П 3 — 10. . . 15 — П 4 — 16. . . 20 — П 5 — 21 и более — — Ж 1 — 5. . . 10 — Ж 2 — 11. . . 20 — Ж 3 — 21. . . 30 — Ж 4 — 31. . . 60 — СЖ 1 — 50 и менее — СЖ 2 — 51. . . 100 — СЖ 3 — Более 100 11
Связность бетонной смеси - характеризуется показателями расслаиваемости: водоотделением (в состоянии покоя) и раствороотделением (при вибрации). Схема расслоения бетонной смеси: а - структура бетонной смеси до расслоения; б - структура бетонной смеси после расслоения; I - направление движения заполнителя; 2 - направление движения отжимаемой воды; 3 - вода; 4 - цементное тесто; 5 - мелкий заполнитель; 6 - крупный заполнитель. 2/18/2018 12
Водоотделение w - определяют по формуле: где: mw - масса воды, отделившейся при стандартных испытаниях из бетонной смеси, г; V - объем металлического стандартного сосуда, дм 3. Раствороотделение bs вычисляют в процентах из отношения: где: Δmbs - разность между содержанием раствора в верхней и в нижней частях свежеотформованного образца бетона, mbs - суммарное содержание раствора в тех же частях образца, значения которых определяется по стандартной методике. 2/18/2018 13
ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССАХ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА Профессор Ю. М. Баженов разделил твердение бетона на три периода: начальный (схватывания), последующий (упрочнения структуры) и завершающий (стабилизации структуры). Периоды твердения бетона: I - начальный; II - последующий; III - завершающий. 2/18/2018 14
Влияние влажности среды твердения на прочность бетона: I - твердение на воздухе; 2 - твердение в воде. 2/18/2018 15
Рост прочности бетона зависит от времени и условий твердения, т. е. Rb = f(t, Т, ). Приближенно можно считать, что прочность бетона в нормальных условиях изменяется во времени по логарифмическому закону где: Rb, t - прочность бетона в возрасте t суток; Rb 28 - то же в возрасте 28 суток. 2/18/2018 16
Способы ускорения твердения бетона активация бетонной смеси механические домол цемента химические введение добавокускорителей твердения электропрогрев пропаривание тепловые Примерный график режима пропаривания бетона: I - подъем температуры; 2 - изотермический прогрев; 3 - охлаждение. 2/18/2018 17
ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА - определяется путем испытания образцов по методике, установленной ГОСТ. Для определения характеристик прочности используются стандартные образцы различной формы и размеров: D заполнителя, мм 10 и менее 20 40 70 100 и более Наименьший размер геометрической характеристики образца, мм 70 100 150 200 300 2/18/2018 18
Геометрическая характеристика и ее обозначение Размеры геометрической характеристик и, мм Обозначение показателей прочности, для определения которых предназначены образцы Куб Длина ребра a 70; 100; 150; 200; 300 R, Rts Цилиндр Диаметр d Высота h 70; 100; 150; 200; 300 h = d или h = 2 d R, Rts, Rt Призма квадратного сечения Поперечные размеры а и b Длина l 2/18/2018 Восьмерка Рабочее сечение аиb Форма образца 100 400 150 600 200 800 100; 150; 200 Rtb, Rt Rt 19
а Схемы определения прочности бетона: а - на осевое сжатие; б - на осевое растяжение; в - на растяжение при изгибе; г-на растяжение при раскалывании; 2/18/2018 20 1 — верхняя грань; 2 — боковая грань.
Прочность каждого образца характеризуют величиной сопротивления, которую вычисляют по одной из следующих формул: на осевое сжатие на осевое растяжение на растяжение при изгибе 2/18/2018 21
на растяжение при раскалывании где: F - разрушающая нагрузка; А - средняя площадь рабочего сечения образца; а, b, l - соответственно ширина и высота рабочего сечения призмы и расстояние между опорами при ее испытании; α, β, γ, δ - масштабные коэффициенты; kw - поправочный коэффициент, учитывающий влажность бетона (для всех видав бетона, кроме ячеистого, kw = 1); - коэффициент, учитывающий h/d цилиндров (для h/d = 2 и образцов-кубов =1). 2/18/2018 22
Масштабный фактор: коэффициенты α, β, γ, δ в формулах учитывают влияние формы и размеров образцов на результаты определения прочности бетона и применяются для приведения этих результатов к прочности образцов базового размера (с размерами рабочего сечения 150× 150 мм). F 2/18/2018 F Схема эффекта "обоймы" при сжатии образца бетона между стальными плитами пресса: 1 - зоны объемного сжатия бетона; 2 -зоны поперечного растяжения бетона; Ff - силы трения между плитами пресса и поверхностью граней образца. 23
Нормируемыми характеристиками прочности бетона являются его классы по прочности: на сжатие: В 3, 5; В 7, 5; В 10; В 12, 5; В 15; В 20; В 25; В 30; В 35; В 40; В 45; B 50; В 55; В 60. на осевое растяжение: Вt 0, 8; Bt 1, 2; Bt 1, 5; Вt 2, 4; Вt 2, 8; Bt 3, 2. на растяжение при изгибе: Вtb 2, 8. . . Вtb 6, 4. Числовое обозначение классов равно гарантированному с обеспеченностью 0, 95 значению соответствующей им прочности бетона (R, Rt и Rtb), МПа, контролируемой на образцах базового размера (а = 15 см) и в установленные сроки. 2/18/2018 24
Класс бетона по прочности на сжатие назначают в проекте бетонных и железобетонных конструкций по кубиковой прочности R, получаемой по формуле где: Rbn - нормативное сопротивление бетона (призменная прочность); kpr - коэффициент призмемной прочности. Классы бетона определяют при статистическом контроле прочности с учетом ее фактической однородности, характеризуемой коэффициентом вариации kv. Переход от средней прочности бетона в j-ой партии Rm, j , определенной на производстве при коэффициенте вариации kv, j , к его классу В выполняется по формуле: 2/18/2018 25
Скачать презентацию Лекция 6 Тема 7 Свойства бетонных смесей
ЛК 06 Свойства бетонных смесей и бетонов.ppt