Міцність бетону на стиск і розтяг. Міцність бетону на розтяг

Крім звичної міцності бетону на стиск, використовуваної для визначення класу і марки бетону, матеріал має ще одну характеристику міцності - на розтягнення. Це прямо протилежна характеристика міцності на стиск, що показує здатність суміші зберігати цілісність при виконанні зусилля на розрив.

Виділяють кілька видів міцності бетону на розтяг:

• При згині
• На осьовий розтяг
• На розтягнення при розколюванні

З практичної точки зору, міцність бетону на розтяг показує здатність вироби витримувати різні деформаційні навантаження при збереженні незмінної геометрії конструкції. Крім того, показує стійкість матеріалу до руйнівного впливу перепадів температур, а також враховується при розрахунку несучих здібностей конструкцій, в першу чергу - балок.

Найбільшу значимість має міцність бетону на розтяг при будівництві бетонних дорожніх покриттів, зокрема - злітно-посадкових смуг на аеродромах, так як він цього параметра залежить несуча здатність дорожнього полотна. Для цих цілей застосовують важкі бетони, на які встановлюються марки по міцності на розтягнення.

Показники міцності бетону на розтяг

Ці марки визначаються в лабораторних умовах, аналогічно маркам міцності на стиск, але при інших умовах експерименту. Використовують балки довжиною 400 - 800 мм і перетином 100х100, 150х150 або 200х200 (тобто розміри перетину повинні бути в 4 рази менше довжини). Балка встановлюється на опору і до неї в двох точках прикладається сила в третинах прольоту. У кожній з точки прикладається рівне зусилля, що дорівнює 50% від сумарного навантаження. Зусилля нарощується до руйнування балки в точці вигину. В результаті, отриманий показник приймається за марку бетону на розтяг. На практиці існують марки від М5 до М50 по міцності на розтягнення.

Важливим показником є ​​співвідношенням міцності на стиск і міцності на розтягнення. Як правило, для більшості бетонних сумішей міцність на стиск значно перевершує міцність на розтягнення, але з підвищенням міцності бетону цей розрив поступово знижується. Також важливо враховувати, що для різних складів бетону співвідношення між міцністю на розтяг при згині і при осьовому розтягу також істотно відрізняється.

Так як сам по собі бетон не є матеріалом, що демонструє високі показники по міцності на розтягнення як при вигині, так і при осьовому розтягу, застосовують армування. Впровадження в бетонну конструкцію металевої арматури забезпечує підвищення пластичності і пружності виробу, радикально підвищуючи міцність на розтягнення.

Структура бетону, обумовлена ​​неоднорідністю складу і відмінністю способів приготування, робить істотний вплив на всі фізико-механічні властивості.

Міцність бетону залежить від ряду факторів:

 технологічні чинники: склад, водо-цементне відношення, властивості вихідних матеріалів;

 вік і умови тверднення;

 форма і розміри зразка;

 вид напруженого стану і тривалість впливу.

Бетон має різний тимчасовий опір при стисненні, розтягненні і зрізі.

Міцність бетону на осьовий стиск.

Розрізняють Кубікова ( R) І призмову ( R b) Міцність бетону на осьовий стиск. При осьовому стисканні куби руйнуються внаслідок розриву бетону в поперечному напрямку. При цьому спостерігається явно виражений ефект обойми - в кубі у поверхонь, що стикаються з плитами преса (зони передачі зусиль), виникають сили тертя, спрямовані всередину куба, які перешкоджають вільним поперечним деформацій. Якщо цей ефект усунути, то тимчасовий опір стиску куба зменшиться приблизно вдвічі. Дослідами встановлено, що міцність бетону також залежить від розміру зразка. Це пояснюється зміною впливу ефекту обойми на деформації бетону зі зміною розмірів і форми зразка (рис. 4).

Оскільки реальні залізобетонні конструкції за формою відрізняються від кубів, в розрахунку їх міцності основною характеристикою бетону при стисненні є призматична міцність R b   - тимчасовий опір осьовому стиску бетонних призм. Досліди на бетонних призмах зі стороною підстави аі висотою hпоказали, що призмова міцність бетону менше кубикової і вона зменшується зі збільшенням відносини h / a. Вплив сил тертя на торцях призми зменшується зі збільшенням її висоти і при відносно h / a= 4 значення R b    стає майже стабільним і рівним приблизно 0.75R.

Міцність бетону на осьовий розтяг.

Залежить від міцності цементного каменю на розтягнення і зчеплення його з зернами заповнювача. Згідно досвідченим даними, міцність бетону на розтяг в 10 20 разів менше, ніж при стисненні. Підвищення міцності бетону на розтяг може бути досягнуто збільшенням витрати цементу, зменшенням W / C, застосуванням щебеню з шорсткою поверхнею.

Тимчасовий опір бетону осьовому розтягу (МПа) можна визначити за емпіричною формулою:

3 ___

R bt = 0.233  R 2

Внаслідок неоднорідності бетону ця формула дає лише приблизні значення R bt   , Точні значення отримують шляхом випробування на розрив зразків у вигляді вісімки.

Міцність бетону на зріз і сколювання.

Зріз являє собою поділ елемента на дві частини по перетину, до якого прикладені перерізують сили. При цьому основний опір зрізу надають зерна великих заповнювачів, які працюють, як шпонки. Тимчасовий опір зрізу можна визначити за емпіричною формулою R sh    2R bt ;

Опір бетону сколювання виникає при вигині залізобетонних балок до появи в них похилих тріщин. Сколювальні напруги по висоті перетину змінюються по квадратній параболі. Тимчасовий опір деформуючих при вигині, згідно досвідченим даними, в 1.5 2 рази більше R bt .

Основи міцності бетону

За своєю структурою бетон неоднорідний матеріал і тому під дією зовнішнього навантаження він знаходиться в складному напруженому стані. відбувається протягом декількох тижнів з його виготовлення. При стисненні бетонного зразка, сприймають навантаження більш жорсткі частинки, що володіють великим модулем пружності. За площинах з'єднання цих частинок виникають сили, що сприяють порушити їх зв'язок. У той же час в ослаблених порожнечами і порами місцях відбувається концентрація напруги. Відповідно до теорії пружності навколо отворів в матеріалі, що знаходиться під дією стиснення виникає концентрація врівноважують стискають і розтягують напруги, паралельних стискає силі.

Так як бетон містить багато пустот і пір, то напруження розтягу в однієї пори передаються на сусідні, в результаті чого в випробувальному зразку при стисненні крім поздовжніх стискаючих напружень виникають і розтягують напруги в поперечному напрямку. Саме в поперечному напрямку внаслідок розриву бетону відбувається руйнування стискається зразка. Спочатку з'являються мікроскопічні тріщини по всьому об'єму, що стискається зразка, які зі зростанням навантаження з'єднуються, утворюючи тріщини паралельні напрямку дії стискаючої сили або під невеликим нахилом. Потім тріщини розкриваються, і настає руйнування бетонного зразка.

Згідно з результатами випробувань дослідних зразків, міцність бетону на стиск в 10 - 15 разів більше, ніж міцність бетону при розтягуванні. Крім того зі збільшенням класу бетону зменшується відносна міцність при розтягуванні. Так само досліди показують ще більший розкид міцності при випробуванні на розтяг в порівнянні зі стисненням і.

Такі фактори, як збільшення кількості цементу в бетонної суміші, Застосування шорсткого щебеню, зменшення водоцементного співвідношення підвищують міцність бетону при розтягуванні, що можна побачити на.

Клас бетону на стиск і розтяг

Залежно від відповідного підбору складу і подальшого випробування контрольних зразків визначають клас і. Бетон має високий опір стисненню, внаслідок чого цей матеріал широко застосовують в різних залізобетонних конструкціях.
   Клас бетону по міцності на стиск - це тимчасовий опір, отримане в результаті випробування на стиск бетонних зразків кубічної форми з розміром ребра 150 мм, у віці 28 днів і при температурі їх зберігання 200 С.

Відповідно до Держстандарту встановлені наступні класи по міцності бетону на стиск.

Для легких бетонів: В10; В 12,5; В15; В30; В20; В35; В40; де цифри позначають тиск в МПа.
   Для важких бетонів: В10; В 12,5; В15; В30; В20; В35; В40; В50; В45; В55; В60.
   У тому ж діапазоні до В40 для бетонів дрібнозернистої структури на піску з модулями крупності 2,1 і вище.
   До В30 в тому ж діапазоні для дрібнозернистих бетонів з модулем крупності не більше 1.

технології

Будівництво фундаменту в зимовий час
   Будівництво є однією з найважливіших галузей. Ефективність її прямо пропорційно відбивається на розвитку країни

Бетонні роботи в зимовий час
   Найпоширеніший матеріал в сучасному будівництві   - бетон і його похідні. Адже зараз світом правлять гроші, а використання бетону прискорює процес будівництва з великим виграшем за часом, і, відповідно, грошей

Закладка фундаменту для забору
   Як гарний діамант вимагає гідної оправи, так і хороший паркан вимагає надійного фундаменту. Недарма ми називаємо фундаментом те, що лежить в основі, на чому базується все інше

Декоративний штампований бетон - імітація будь-яких поверхонь
   Двір - така ж особиста територія, як і будинок, і кожному з нас хочеться, щоб він виглядав красиво, затишно і несхоже на інші. Внутрішній дворик, під'їзна алея або доріжки, залиті простим білим рівним бетоном, виглядають банально і стандартно

самовідновлюється бетон
   Сьогодні самовідновлюється бетон - це єдине реальне рішення, здатне успішно боротися з явищем, яке називають "бетонний рак", що виникає, коли в пори бетонних конструкцій   проникає волога

Індикатор міцності бетону "Бетон-70"
   Конструктивне виконання і базовий комплект поставки індикатора міцності бетону "Бетон-70" дозволяють проводити ультразвукове обстеження в режимах наскрізного і поверхневого виміру міцності бетонів при температурах робочого середовища в діапазоні від -10 до +50 ° С

Аналіз дослідних даних показує, що міцність на осьовий розтяг менше міцності на розтяг при згині. У звичайних важких бетонів відношення величини розтягування при вигині Rp.w до осьового розтягування Rp коливається в досить широких межах

Збільшення межі міцності на розтяг при згині пояснюється пластичної розтяжністю бетону перед його розривом. Відношення між деформаціями в момент зламу балочки і в момент досягнення бетоном напруги RP.H може служити мірою збільшення розтяжності бетону за рахунок його пластичних властивостей. При дуже швидкому проведенні досвіду пластична розтяжність може проявитися не в повну міру. Чим повільніше впливає навантаження на балку, тим більш сприятливі умови для розвитку пластичних деформацій і тим менше виявиться вигинає момент. Тому, щоб вийшли порівнянні результати, швидкість випробування зразків повинна бути однаковою.

Відповідно до Держстандарту навантаження на зразок при випробуванні повинна зростати безперервно і рівномірно зі швидкістю 0,5 + 0,2 кг / см2 в секунду аж до руйнування зразка. Швидкість завантаження бетону є вирішальною для його пластичної розтяжності. У зв'язку з цим відношення між повною деформацією, відповідної моменту руйнування балки, і деформацією, при якій можлива поява тріщини (крива а - в), коливається в межах від 1,5 до 3.

Розглянемо процес деформування бетону згинається балки аж до її руйнування (рис. 24).

А. Е. Голіков відчував зразки розміром 15Х15Х Х60 см, виготовлені з бетону марки 800. Балки навантажували двома вантажами, які прикладали в третинах прольоту. Деформації вимірювали тензодатчиками опору, наклеєними в розтягнутої і стиснутої зонах.

Міцність бетону на розтяг при вигині, згідно ГОСТ, визначають на зразках-балках перетином 20x20, 15х15і10х10сл «і довжиною відповідно 80, 60 і 40 їжак. За еталон слід приймати балку розміром 15 X 15x60 см (її розміри вибирають виходячи з тих же міркувань, які приймалися при виборі розмірів зразків для випробування на стиснення). Навантаження на балки прикладається в третинах прольоту. Вона створюється двома рівними зосередженими силами, складовими половину сумарного навантаження. При цьому в зоні чистого згину момент зберігається постійним, а поперечна сила дорівнює нулю.

Для встановлення кореляційної залежності # ри = = f (R) були використані дані про високоміцних і звичайних бетонах.

Розтягування при вигині визначали на зразках-балках, прикладаючи дві рівні зосереджені сили, що становлять половину сумарного навантаження Р. Сили, прикладені в третинах прольоту, діяли рівномірно по всій ширині балки. Проліт балок відповідав трикратному розміру її висоти. Були використані балки різних розмірів як по перетину, так і по довжині в дослідах - перетином 17,5x25 см і прольотом 75 см.

Результати статистичної обробки даних, наведених на рис. 25, дозволили встановити загальну кореляційний залежність між £? Р.і і Я Для бетонів марок від 100 до 1200, яка виражається кривою (а).

Криві АПБ досить близько збігаються, тому Rp.w можна визначати за формулою (Ш.З). Ця формула відрізняється від формули (II 1.2) тільки коефіцієнтом. Для всього діапазону міцності від 100 до 1200 середнє значення на відміну від прийнятого за ГОСТом для бетонів марок до 600 / СР = 1,7.

Як видно з рис. 25, залежно (III.2) і (Ш.З) обумовлюються головним чином міцністю бетону.

У заводських лабораторіях, де визначати тимчасове опір бетону на розтяг осьовий і при вигині практично неможливо, використовується також метод розколювання кубів або циліндрів. Розтягування бетону при розколюванні Rv.p доцільно визначати на зразках-кубах або циліндрах.

Щоб врахувати ступінь зменшення міцності бетону при його зім'яти, в загальноприйняту формулу для оцінки розтягування при розколюванні вводиться коефіцієнт ослаблення, який для важкого бетону приймається рівним: КСШ = 1,1.

Паралельно з дослідженнями високоміцних бетонів на розтягнення осьовий і при вигині випробовувалися зразки-куби розміром 15x15x15 см на розколювання. Їх виготовляли з тих же сумішей і тими ж методами, як і зразки, випробувані на розтяг осьовий і при вигині. Крім того, випробовувалися зразки-циліндри діаметром 15 см, довжиною 30 см і зразки-куби розміром 10 X10 X10 їжак у віці від 3 до 360 діб і міцністю 100-1050 кг / см2.

Досить високе значення коефіцієнта кореляції г = 0,926 дозволяє вважати цю залежність стійкою.

Розглядаючи залежності (III.2), (III.3) і (III.6), приходимо до висновку, що всі вони мають структуру формули Фере і відрізняються тільки коефіцієнтами. Основним фактором, що впливає на розтягнення бетону марок 100-1200, є міцність на стиск.

Розміри і форма зразків, вік бетону, а також склади бетонної суміші при використанні в них фракціонованих заповнювачів, ефективність методів укладання бетону впливають менш істотно на міцність при розтягуванні.