Статті

Міцність бетону

Оновлено: 11 Листопада 2016 183

міцність бетону залежить від наступних факторів:

  • якості (активності) і кількості вживаного в’яжучого (цементу);
  • структури бетону – мінералогічного і гранулометричного складів заповнювачів, їх форми, розмірів і міцності;
  • кількості води на одиницю об’єму бетону (В/Ц).

На міцність бетону також впливають ступінь ущільнення суміші бутону, догляд за нею в процесі твердіння ( температурно- вологісний режим), час твердіння суміші (вік бетону) і ін.

В‘яжучі. Для приготування бетону використовуються гідравлічні в’яжучі (цементи), які після змішування з водою тверднуть як під водою, так і на повітрі, на відміну від повітряних в’яжучих (вапно, гіпс), які тверднуть лише на повітрі. Якість цементу оцінюється його активністю, тобто міцністю зразків складу 1:3 (цемент: пісок) при розтягуванні і стисненні у віці 3-28 днів після змішування з водою при певній температурі і вологості повітря. Якість Цементу характеризується його маркою, що вказується в заводському паспорті.

До основних видів цементів відносяться портландцемент, глиноземистий цемент, пуццолановий портландцемент, шлакопортландцемент та ін.. Нормами встановлено такі марки цементів: 250, 300, 400, 500, 600 (таблиця 1).

Таблиця 1. Міцність цементу (ДСТУ 10178-62)
Марка цементу Портландцемент Пуццолановий портландцемент Шлакопортландцемент Шлакомегнезіальний портландцемент Глиноземистий цемент
Вік, дні
3 7 28 7 28 7 28 7 28 2 год. 3
Межа міцності при стисканні, кг/см2
250 160 250 130 250 130 250 130 250
300 200 300 160 300 160 300 160 300 250 300
400 190 280 400 220 400 220 400 350 400
500 260 380 500 300 500 300 500 450 500
600 300 450 600
Межа міцності при ростягуванні, кг/см2
250 12 16 11 16 11 16 11 13
300 15 20 14 20 14 20 12 15 16 18
400 16 19 23 18 23 18 23 20 22
500 20 24 27 22 27 22 27 24 26
600 22 27 32

Між міцністю бетону та цементу існує пряма залежність. Із збільшенням міцності цементу підвищується міцність бетону. Застосування відповідного виду і марки цементу, як було зазначено, залежить від пропонованих до бетону вимог.

Портландцемент найчастіше, застосовується, як гідравлічне в’яжуче в бетонах, до яких пред’являються вимоги міцності.

Глиноземистий цемент є швидкотвердіючим в’язким. міцність його через добу після змішування досягає 60-75% 28 – денної міцності. Він рекомендується до застосування в тих випадках, коли в короткі терміни (5-7 днів) потрібно отримати бетон міцності вказаної в проекті.

Пуцолановий портландцемент являє собою гідравлічне в’язке, отримане шляхом додавання до портландцементного клінкеру 20-40% гідравлічної добавки, що підвищує хімічну стійкість цементу проти вилуговування. Пуцолановий портландцемент рекомендується застосовувати тоді, коли конструкція під час експлуатації може перебувати під впливом проточних або шкідливо, діючих агресивних вод, а також в конструкціях, до яких пред’являються вимоги водонепроникності (резервуарах, підземних спорудах).

Шлакопортландцемент застосовують для виготовлення тих же елементів конструкцій, що і пуццолановий, але в менш відповідальних спорудах.

Для несучих елементів залізобетонних конструкцій слід застосовувати цемент вищої марки, ніж марка бетону.

Заповнювачі. Заповнювачами в бетоні зазвичай служать річковий, морський, яружний і гірський кварцовий пісок і гравій. Як заповнювач застосовують також пісок і щебінь, отримані шляхом механічного подрібнення вивержених порід (граніт, базальт). Ці наповнювачі на відміну від вищевказаних мають велику шорсткість.

міцність заповнювача на стиск для залізобетонних виробів приймається 300-800 кг/см2 залежно від марки бетону і на 30-50% вище проектованої марки бетону. Бажано застосовувати заповнювачі, що мають шорстку поверхню, що забезпечує краще зчеплення з цементом і велику міцність бетону. Для звичайних бетонів слід застосовувати місцеві заповнювачі. Для бетонів, що виконують функції тепло- і звукоізоляції, краще застосовувати пористі заповнювачі (туф, черепашник, керамзит, гранульовані доменні шлаки та т.п.).

Заповнювачі для бетону не повинні містити глинистих, пилуватих і гумусових домішок більше, ніж допускається нормами (в піску не більше 5%, а у щебені не більше 2%), так як ці домішки зменшують силу зчеплення заповнювача з в’яжучим.

Зерна заповнювачів повинні бути різної крупності. Шляхом підбору оптимального гранулометричного складу може бути створений заповнювач максимальної щільності. У ньому порожнечі між великими зернами заповнюються дрібнішими. Такий склад дає можливість отримати бетон заданої марки при мінімальній витраті в’яжучого на одиницю об’єму бетону. Однак кількість в’яжучого, необхідне для захисту арматури від корозії, має бути не менше 200-250 кг в 1 м3.

Гранична крупність заповнювачів (гравію або щебеню) для різних залізобетонних виробів, мм:
Для тонкостінних, пустотілих і ребристих виробів з найменшим розміром стінок, ребер до 25 мм або з багаторядною дротяною арматурою 10
Для тих же або інших виробів з розмірами стінок, полиць, ребер до 40 мм і відстанями між стрижнями більше 5 см 20
Для малоармованих виробів простих обрисів – колон, балок та ін 40
Для бетонних і великорозмірних виробів і конструкцій, у тому числі і фундаментних блоків 70
Для тонкостінних, пустотілих і ребристих виробів з найменшим розміром стінок, ребер до 25 мм або з багаторядною дротяною арматурою 10
Для тих же або інших виробів з розмірами стінок, полиць, ребер до 40 мм і відстанями між стрижнями більше 5 см 20
Для малоармованих виробів простих обрисів – колон, балок та ін. 40
Для бетонних і великорозмірних виробів і конструкцій, в тому числі і фундаментних блоків 70

Вода і водоцементне відношення. Вода для замішування бетонної суміші має бути чистою (річкова, озерна, артезіанська), не містити жирів, кислот, лугів. Її придатність слід перевіряти лабораторним шляхом.

Вода вважається придатною для приготування бетону, якщо міцність виготовлених на випробуваній воді зразків через 60 днів буде менше міцності зразків, виготовлених на чистій воді, до 10 %.

мал.1. Залежність міцності бетону від водоцементного відношення

мал.1. Залежність міцності бетону від водоцементного відношення

Водоцементне відношення має великий вплив на міцність бетону: зі зменшенням В/Ц міцність, бетону збільшується. Однак це відношення, як було зазначено, має бути не нижче оптимального В/Ц = 0,35/0,4. Надлишок води, хоча і зменшує щільність і міцність бетону, потрібен для створення бетонної суміші певної консистенції, що відповідає методу укладання бетону. Мале В/Ц прискорює інтенсивність твердіння бетону, що особливо важливо при виготовленні елементів збірних конструкцій. Ось чому має бути звернена увага на проектне дозування води при замішуванні бетонної суміші. Залежність міцності бетону R28 від В/Ц і марки цементу показана на мал. 1. Як видно з графіка, при одній і тій же витраті і марці цементу міцність бетону в залежності від В/Ц можна збільшити вдвічі і більше та значно скоротити терміни твердіння.

Температуро-вологістні умови тверднення. міцність бетону у великій мірі залежить від температури, при якій твердне бетонна суміш, вологості повітря і способу перемішування складових. Перемішування повинно проводитися поки суміш не стане однорідною.

Сприятливими кліматичними умовами твердіння бетону на відкритому повітрі є температура 15-25° і відносна вологість 80-90%. При такому режимі твердіння бетон на портландцементі набуває свою проектну міцність через 28 днів. Жорсткі бетонні суміші на швидкотверднучих і високоміцних цементах набирають проектну міцність через 4-6 днів.

мал. 2. Залежність міцності бетону від продовження пропарювання

мал. 2. Залежність міцності бетону від продовження пропарювання

Якщо збільшити температуру і вологість, процес твердіння значно прискориться. Так, при температурі 80°-100° і відносній вологості 100% бетон набуває проектну міцність протягом доби, а при автоклавній обробці (під великим тиском пари і при високій температурі) – у ще більш короткі терміни. Такій термовологістній обробці піддають збірні залізобетонні елементи, що виготовляються на спеціалізованих заводах з високою технікою підбору гранулометричного складу заповнювачів і В/Ц. Залежність міцності бетону від тривалості пропарювання відображена на графіку (мал. 2).

З пониженням температури тверднення бетону сповільнюється, а при температурі -2° – зовсім припиняється. Як показали дослідження, при заморожуванні бетонної суміші незабаром після укладання в опалубку наростання міцності після відтавання знижується. При заморожуванні ж бетону, який набрав близько 70 % проектної міцності, здатність набирати міцність після відтавання не втрачається. Звідси випливає, що прогрів бетону, укладеного в зимовий час при негативних температурах, необхідно робити протягом перших 6-8 діб.

мал. 3. Наростання міцності бетону в часі: 1 - при зберіганні в вологій середі; 2 - при зберіганні в сухій середі.

мал. 3. Наростання міцності бетону в часі: 1 – при зберіганні в вологій середі; 2 – при зберіганні в сухій середі.

Вік бетону. міцність бетону збільшується з віком, якщо забезпечені температури та вологістні умови тверднення бетонної суміші. Бетонний зразок, приготований на портландцементі, найбільш інтенсивно набирає міцність в початковий період твердіння і зазвичай досягає проектної міцності через 28 діб. Але міцність зразка продовжує наростати протягом тривалого часу, вимірюваного роками, якщо твердіння відбувається при відповідній температурі і вологості (мал. 3).

При твердінні бетону розрізняють початок схоплювання, що відповідає моменту, коли бетонна суміш починає густіти, і кінець схоплювання, – коли суміш загусла. Приготовлена суміш повинна бути покладена в опалубку до початку схоплювання, оскільки при укладанні в період схоплювання міцність бетону знижується внаслідок порушення зчеплень частинок, що встигли вже з’єднатися між собою. Тому транспортування й укладання бетонної суміші повинні бути виконані в проміжок часу від замішування її водою до початку схоплювання (30-50 хв.) Залежно від активності цементу й атмосферних умов.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *