77523

Классификация бетонов

Реферат

Архитектура, проектирование и строительство

К прочностным свойствам относятся нормативные и расчетные характеристики бетона при сжатии и растяжении сцеплении бетона с арматурой; к физическим – водонепроницаемость морозо-жаростойкость коррозионная стойкость огнестойкость; к деформативным – сжимаемость и растяжимость бетона под нагрузкой ползучесть и усадка набухание и температурные деформации. Физико-механические свойства зависят от способа изготовления бетона и материалов и определяются структурой бетона и условиями твердения. Классификация бетона: Бетоны классифицируются по...

Русский

2015-02-02

1.04 MB

10 чел.

Классификация бетонов

Бетон – композитный строительный материал, в котором крупные и мелкие заполнители, соединенные вяжущим (цемент, жидкое стекло), сопротивляются нагрузкам как одно монолитное тело.

Хотя бетон представляет собой материал грубо неоднородной структуры, ему можно придавать вполне определенные заранее заданные прочностные, физические (или ф66изико-механические) и деформативные свойства.

К прочностным свойствам относятся нормативные и расчетные характеристики бетона при сжатии и растяжении, сцеплении бетона с арматурой;

к физическим – водонепроницаемость, морозо-жаростойкость, коррозионная стойкость, огнестойкость;

к деформативным сжимаемость и растяжимость бетона под нагрузкой, ползучесть и усадка, набухание и температурные деформации.

Физико-механические свойства зависят от способа изготовления бетона и материалов и определяются структурой бетона и условиями твердения.

Классификация бетона:

Бетоны классифицируются по следующим признакам:

- по основному назначению на:

  1.   конструкционные – бетоны несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, определяющими к качеству которых являются требования по физико-механическим характеристикам;
  2.   специальныебетоны, к которым предъявляются специальные требования в соответствии с их назначением. 

К специальным бетонам относятся жаростойкие, химические стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др. бетоны.

- по виду вяжущего на:

  1.  цементные (на основе клинкерных цементах);
  2.  известковые (на основе извести в сочетании с цементами, шлаками, золами, активными минеральными добавками);
  3.  шлаковые (на основе молотых шлаков и зол с активизаторами твердения);
  4.  гипсовые (на основе полуводного гипса или ангидрита, включая гипсоцементно-пуццолановые и т.п. вяжущие);
  5.  специальные (бетонополимеры, полимербетоны, цементно-полимерные бетоны).

- по виду заполнителей на:

  1.  плотных заполнителях (плотные горные породы и шлаки);
  2.  пористых заполнителях (искусственные и естественные минеральные пористые заполнители, а также пористые крупные и плотные мелкие заполнители);
  3.  специальных заполнителях (органические заполнители).
  4.  

- по структуре на:

  1.  плотные – бетоны плотной структуры на цементном вяжущем и плотных мелких заполнителях;
  2.  крупнопористые – бетоны, у которых пространство между зернами крупного и мелкого заполнителя не полностью заполнено или совсем не заполнено мелкими заполнителями и затвердевшими вяжущими, поризованными добавками, регулирующих пористость в объеме более 7 %.
  3.  поризованные – бетоны, у которых пространство между зернами крупного и мелкого или только мелкого заполнителя заполнено затвердевшим вяжущим и порами вовлеченного газа или воздуха, в том числе образующихся за счет применения добавок, регулирующих пористость в объеме не более 7 %;
  4.  ячеистые – бетоны, у которых основную часть объема составляют равномерно распределенные поры в виде ячеек, полученных с помощью газо- или пенообразователей;

- по условиям твердения на бетоны, твердевшие:

  1.  в естественных условиях;
  2.  в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении;
  3.  в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).

- по плотности на:

  1.  особо тяжелые (ρ > 2500 кг/м3);
  2.  тяжелые (ρ = 2200 ÷ 2500 кг/м3);
  3.  мелкозернистые (ρ =1800 ÷ 2200 кг/м3);
  4.  легкие (ρ = 800 ÷ 1800 кг/м3).

Кубиковая и призменная прочность

Призменная прочность Rb наиболее точно соответствует реальной прочности бетона в конструкциях, ее определяют испытанием стандартных призм размерами 150150600 мм. Однако изготовление призм требует вчетверо больше расхода бетона, чем изготовление кубов, а их испытание – дело очень трудоемкое (много времени отнимает центрирование призмы на прессе) и требующее дополнительных приборов. Поэтому в строительной практике призмы заменены кубами размерами 150150150 мм, хотя их прочность R на 33...37 % выше, чем Rb (вызвано это, главным образом, влиянием сил трения между плитами пресса и опорными гранями куба). Rb и R связаны между собой эмпирической зависимостью: Rb = (0,77– 0,001R)R.

Прочность бетона на осевое растяжение

Прочность бетона на осевое растяжение.

Зависит от прочности цементного камня на растяжение и сцепления его с зернами заполнителя. Согласно опытным данным, прочность бетона на растяжение в 10  20 раз меньше, чем при сжатии. Повышение прочности бетона на растяжение может быть достигнуто увеличением расхода цемента, уменьшением W/C, применением щебня с шероховатой поверхностью.

Временное сопротивление бетона осевому растяжению (МПа) можно определить по эмпирической формуле:

 3___

Rbt = 0,233 R2

Вследствие неоднородности бетона эта формула дает лишь приблизительные значения Rbt, точные значения получают путем испытания на разрыв образцов в виде восьмерки.

Классы и марки бетона

В зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются:

  1.  класс по прочности на осевое сжатие В; указывают в проектах во всех случаях, как основную характеристику;

для тяжелых бетонов Нормы устанавливают такой ряд классов - В7.5, В10, В12.5, В15, В20, В25, В30, В35, В40, В45, В50, В55, В60.

для мелкозернистых в зависимости от группы в диапазоне от В7.5 до В60.

для легких бетонов в зависимости от средней плотности В3.5 - В40.

  1.  класс по прочности на осевое растяжение Вt, назначается в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве; Вt0.8; Вt1.2; Вt1.6; Вt2; Вt2.4; Вt2.8; Вt3.2;
  2.  марка по морозостойкости F; назначают для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременных замораживаний и оттаиваний; Характеризует число выдерживаемых бетоном циклов попеременного замораживания - оттаивания в насыщенном водой состоянии при условии, что снижение прочности составляет не более, чем 15%. Для тяжелого и мелкозернистого бетона - F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. Для легкого бетона - F25 - F500. Для ячеистых - F15 - F100.
  3.  марка по водонепроницаемости W; назначают для конструкций, к которым предъявляются требования ограниченной проницаемости (резервуары и т.п.); W2, W4, W6, W8, W10, W12. Она характеризует предельное давление воды (кг/см2), при котором не происходит ее просачивание через испытуемый образец в пределах требований Норм.
  4.  марка по средней плотности D; назначают для конструкций, к которым кроме требований прочности предъявляются требования теплоизоляции, и контролируют на производстве. Тяжелый бетон от D2200 до D2500; легкий бетон от D800 до D2000; поризованный бетон от D800 до D1400.
  5.  

Заданные класс и марку бетона получают соответствующим подбором состава бетонной смеси с последующим испытанием контрольных образцов.

Классом бетона по прочности на осевое сжатие В (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом в возрасте 28 суток при хранении в стандартных условиях (при температуре 20  2С и влажности не менее 60% ) и принятое с обеспеченностью 0.95.

Марка М – это средняя кубиковая прочность бетонаR в кг/см2; в проектировании железобетонных конструкций с 1986 г. не применяется, но в строительной практике по-прежнему имеет хождение. Класс В – это кубиковая прочность в МПа с обеспеченностью (доверительной вероятностью) 0,95. Как и любой другой материал, бетон обладает неоднородной прочностью – от Rmin до Rmax. Если изменчивость прочности представить в виде кривой нормального распределения (рис. 8), где n – число испытаний, то марка М будет соответствовать ее вершине, а класс В численно соответствует 0,0764М (при коэффициенте вариации 0,135). Например, В30 примерно соответствует М400.

Сцепление арматуры с бетоном

Совместное деформирование арматуры с бетоном, обеспечивающееся сцеплением и анкеровкой, служит основной предпосылкой деформирования железобетона под нагрузкой как конструктивного материала.

По определению сцепление — это связь по поверхности контакта между арматурой и бетоном, в силу которой величина продольного усилия в арматуре может стать переменной по ее длине.

Силы сцепления вызывают в бетоне сложное напряженно-деформированное состояние, в частности расклинивание. По отношению к арматуре силы сцепления могут быть сведены к распределенной нагрузке, направленной по ее оси, а иногда дополнительно к нагрузкам в виде распределенных по длине изгибающих и крутящих моментов.

Сопротивление сдвигу растет с увеличением марки цемента, уменьшением В/Ц, с увеличением возраста бетона (влияние усадки).

По длине заделки стрежня напряжения сцепления распределяются неравномерно, при этом наибольшее напряжение не зависит от длины заделки (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Распределение напряжений сопротивления сдвигу

Анкеровка — это закрепление концов арматуры внутри бетона или на его поверхности, способное воспринимать определенные величины нагрузки.

Сцепление, даже при не полностью обеспеченной анкеровке, играет существенную роль - образование первой трещины влечет за собой возрастание удлинений на всем протяжение растянутой арматуры. От качества сцепления зависит расстояние между трещинами и ширина их раскрытия.

В различных опытах сила сцепления арматуры с бетоном определялась сопротивлением скольжению забетонированного стержня при его выдергивании или выталкивании. Как показали опыты, сила сцепления меняется в широких пределах и в основном зависит от трех факторов:

  1.  склеивания арматуры с бетоном, благодаря клеящей способности цементного теста (адгезия);
  2.  сил трения, возникающих на поверхности арматуры благодаря зажатию стержней в бетоне при его усадке;
  3.  сопротивления бетона усилиям среза, возникающим из-за наличия неровностей и выступов на поверхности арматуры (рис.4.2).

 

Рис. 4.2. Зацепление выступов арматуры за бетон

Наибольшее влияние на сцепление оказывает третий фактор – он обеспечивает около 75% от общей величины сцепления. Первый фактор оказывает наименьшее влияние – до 25% всей силы сцепления.

Арматура периодического профиля с сильно шероховатой поверхностью обладает более высоким и надежным сопротивлением скольжению благодаря зацеплению и заклиниванию ее выступов в бетоне. По сравнению с гладкими стержнями арматура периодического профиля обладает в 2-3 раза большей силой сцепления с бетоном.

Напряжение в бетоне под выступами арматуры при ее выдергивании может превосходить в 5-7 раз кубиковую прочность бетона, поэтому недопустимо снижение плотности бетона в зоне контакта его с арматурой. Наиболее надежное повышение сопротивления скольжению арматуры в бетоне достигается соответствующим конструированием арматуры: устройством крюков на концах гладких стержней, применением анкеров.

Сопротивление скольжению растянутой арматуры (на выдергивание) меньше, чем сопротивление скольжению сжатой арматуры (на выталкивание), что объясняется поперечными деформациями самого стержня. С увеличением диаметра стального стержня и повышением нормального напряжения в нем сила сцепления его с бетоном при растяжении уменьшается, а при сжатии – увеличивается

Сцепление характеризуется длиной зоны анкеровки lan, т.е. такой длиной заделки арматуры в бетоне, которая обеспечивает полное использование прочности стали. Иначе говоря, если стержень заделан на вели-

чину lx  lan, то выдернуть его из бетона невозможно, он разорвется или потечет в другом месте при усилии Ns1 = RsAs; если на величину lx< lan, то он выдернется при усилии Ns2 = RsAs(lx / lan), недоиспользовав свою прочность (рис. 11).

Рис. 11

В последнем случае говорят, что стержень слабо заанкерен в бетоне.

Виды и классы арматуры

Способ изготовления и форма поверхности определяет вид арматуры. Различают арматуру:

1. Стержневую: горячекатаную, термоупрочнённую и термомеханически упрочнённую;

  1.  Проволочную: холоднотянутую обыкновенную и высокопрочную.
  2.  По начальному напряженному состоянию: напрягаемую и ненапрягаемую.

Горячекатаная арматура – это стальная арматура в виде отдельных стержней круглого, эллиптического, квадратного и других сечений.

Предпочтение отдают круглому сечению, потому что такая арматура наиболее технологична в изготовлении и не имеет острых углов, врезающихся в бетон и способствующих образованию трещин. Класс такой арматуры обозначают буквой А и римской цифрой в СНиПе 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» (чем больше цифра, тем выше прочность), в СП 52-01-2003 – обычными цифрами:

- А-I (А 240) – гладкая;

- А-II (А 300), А-III (А 400), А-IV (А600), А-V (А800), A-VI (А1000)– периодический профиль. Такая сталь не подвергается после проката упрочняющей термической обработке.

Ат-III (Ат 400), Ат-IV (Ат 600), Ат-V (Ат 800), Ат-VI (Ат 1000) – термически и термомеханически упрочнённая, т.е. подвергаемая после проката упрочняющей термической обработке;

А-IIIв (А 400в)– упрочнённая вытяжкой.

 Холоднотянутая арматура – это стальная проволочная арматура. Обозначают буквой В от слова «волочение».

Вр-I (Вр500) – периодического профиля;

В-II – гладкая высокопрочная;

Вр-II – высокопрочная рифлёная;

К-7, К-19 – проволочные канаты соответственно семи- и девятнадцатипроволочные и др.

 Арматура периодического профиля – это арматура, на поверхности которой имеются часто расположенные кольцевые выступы, обеспечивающие надёжное сцепление с бетоном без устройства анкерных крюков на концах стержней.

Рис. 3.3. Виды арматуры периодического профиля

а – стержневая класса А300;

б – стержневая класса А500

 

Ненапрягаемая арматура – арматура, укладываемая без предварительного натяжения (напряжения).

В качестве ненапрягаемой арматуры преимущественно применяют стальную арматуру классов: А400, А400С, А500, А500С, А-600C, Вр 500, А240, А300, допускается применение А-600.

Ненапрягаемая арматура классов А240, А300, А400, А400С, А500С, В-500, A-600С– сваривают контактной и дуговой сваркой.

 Напрягаемая арматура - преимущество сталь классов Ат-800, Ат-1000 в элементах длиной до 12 м, допускается также сталь классов А-600 , А-800, А-1000; при большой длине – сталь классов К-7, К-19.

Стыкование ненапрягаемой арматуры

По способу производства стыки стержней делятся на сварные, несварные (внахлёстку), по месту изготовления – заводские и монтажные.

Несварные стыки менее экономичны, поэтому их применяют только для стыкования термически упрочнённой стержневой арматуры.

В зависимости от вида арматуры и условий изготовления применяют разные виды сварных стыков:

-контактные;

-ванные в инвентарной форме;

-внахлёстку;

-тавровые и т.д.

Сварные стыки выполняются в соответствии с ГОСТ. Стыки с накладками и внахлёстку применяют, если не удаётся точно подогнать торцы стыкуемых стержней. Сварные стыки можно размещать в любом месте стержня, однако рабочие стержни не рекомендуют сваривать в зонах наибольших усилий. Стыки с накладками в местах их насыщения бетона арматурой, чтобы не мешать бетонированию.

Арматурные изделия

1. Арматурные сетки (обычно с перпендикулярным расположением рабочих стержней).

2. Каркасы – плоские и пространственные.    

Сварные плоские сетки изготавливают шириной до 3800мм с продольной и поперечной рабочей арматурой. Расстояние между осями продольных и поперечных стержней обычно принимают кратным 50 мм. Плоские каркасы применяют для армирования изгибаемых элементов. Продольные рабочие и монтажные стержни размещают с одной стороны поперечных стержней, так как это исключает трудоемкое переворачивание стержней при изготовлении каркасов. Допускается размещение рабочих стержней в два и более рядов, если это оправдано экономически. Пространственные каркасы собирают из плоских каркасов или сваривают целиком, что позволяет снизить трудоёмкость работ.

Деформативность арматуры

Деформативность – это характеристика пластичности стали, определяет величину угла изгиба, ползучесть стали.

Удлинение стали при разрыве оценивают величиной равномерного относительного удлинения при разрыве (без учёта длины шейки) эталонного образца. Этой величиной характеризуется разрушение конструкции. Конструкции, армированные напрягаемой высокопрочной проволокой, могут терять прочность внезапно из-за хрупкого разрыва без явных признаков разрушения, поэтому необходим более высокий запас надёжности. Это связано с тем, что при недостаточных пластических деформациях стали и увеличения предварительных напряжений, напряжения не полностью погашаются, а суммируются с напряжениями от внешней нагрузки. Именно поэтому в преднапряжении запрещено применять хрупкие стали.

Реологические свойства

Ползучесть - увеличение деформаций под сжимающей нагрузкой во времени. Ползучесть нарастает с повышением напряжений и ростом температуры.

Релаксация - снижение напряжения в арматуре при жёстком закреплении её концов, стесняющих свободное деформирование. Наиболее интенсивно релаксация развивается в течение первых часов, однако она может продолжаться длительное время.

Релаксация зависит от прочности, химического состава, технологии изготовления, температуры и т.д. Это обуславливает потерю арматурой части заданного преднапряжения, поэтому снижается трещиностойкость и жёсткость.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51672. Психология манипуляции: феномены, механизмы и защита 1.56 MB
  Проблема психологического воздействия разрабатывается на пересечении таких разделов психологии как психология общения и психология личности. Основные составляющие манипулятивного воздействия. Сокрытие воздействия. Мишени воздействия.