Главная  Материалы 

 

Предел прочности бетона различных марок

 

Марку цемента, или его активность, определяют по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов размером 40х40х х 160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции после необходимого срока твердения (для портландцемента, шлакопортландцемента и пуц-цоланового цемента — 28 сут, для быстротвердеющего портландцемента — 3 и 28 сут, для глиноземистого — 3 сут) в стандартных условиях (ГОСТ 310.4-8 . Ниже рассмотрена методика определения марки (активности) портландцемента.

 

При определении марки используют стандартный песок, что позволяет исключить влияние качества песка на прочность испытуемого цемента. Стандартный песок (ГОСТ 6139-9 представляет собой чистый кварцевый песок (содержание Si02 98%; потери при прокаливании

 

Мешалка для цементного раствора: 1 — чаша; 2 — бегунок; 3, 4 — скребки

 

Приготовление цементного раствора нормальной консистенции.

 

Для приготовления необходимого количества цементно-песчаного раствора состава 1:3 (по массе) отвешивают 500 г испытуемого цемента и 1500 г стандартного песка и высыпают их в предварительно протертую мокрой тканью чашу (см. 4.3, а). Цемент с песком перемешивают в течение 1 мин. Затем в центре сухой смеси делают лунку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц = 0, и дают ей впитаться в течение 0,5 мин, после чего смесь перемешивают вручную в течение 1 мин.

 

Подготовленный таким образом раствор переносят в предварительно протертую влажной тканью чашу 1 мешалки ( 4. и перемешивают в ней в течение 2,5 мин (20 оборотов чаши).

 

Как исключение смесь можно перемешивать вручную не менее 5 мин круглым шпателем в сферической чаше (см. 4. .

 

Встряхивающий столик;

 

По окончании перемешивания определяют консистенцию раствора. Для этого применяют встряхивающий столик ( 4. , представляющий собой металлический диск, покрытый шлифованным стеклом. При вращении кулачка диск с помощью штока, скользящего в направляющих, поднимается на 10 мм, а затем резко падает. Таким образом имитируется виброуплотнение раствора.

 

На стекло столика ставят коническую форму 5 с загрузочной воронкой. Внутреннюю поверхность конуса и стекло перед укладкой раствора протирают влажной тканью.

 

Для определения консистенции раствор укладывают в форму-конус в два приема (слоями равной толщины). Каждый слой уплотняют штыковкой из нержавеющей стали диаметром 20 мм, массой (350 ±2 г. Нижний слой штыкуют 15 раз, верхний — 10 раз. Штыкование ведут от периферии к центру, придерживая форму рукой. Далее снимают загрузочную воронку, излишек раствора срезают ножом и осторожно снимают форму-конус.

 

Полученный конус цементного раствора встряхивают на столике 30 раз в течение (30 ± с. Затем штангенциркулем или металлической линейкой измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

 

Консистенция раствора считается нормальной, если расплыв конуса составляет 106 115 мм. Если расплыв конуса менее 106 мм или раствор при встряхивании рассыпается, приготовляют новую порцию раствора, увеличивая количество воды до получения расплыва конуса Ю6 115мм. Если расплыв конуса более 115 мм, то испытание повторяют с меньшим количеством воды, добиваясь расплыва 106 115 мм. Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106 115мм, принимают для проведения дальнейших испытаний. Погрешность определения В/Ц не более 0,01.

 

Форма для образцов-балочек (с) и насадка к ней (б)

 

Изготовление образцов. Разъемные формы, в которых изготовляют образцы, рассчитаны на три образца ( 4.6, а). Детали форм выполнены из стали или чугуна с твердостью по Бри-неллю не менее НВ14 Продольные и поперечные стенки форм, скрепляемые зажимным винтом, отшлифованы и плотно прилегают к отшлифованной поверхности поддона.

 

Перед заполнением формы растворной смесью ее внутренние поверхности слегка протирают машинным маслом, а стыки наружных стенок с поддоном и одна с другой смазывают техническим вазелином. На форму устанавливают металлическую насадку ( 4.6, б), облегчающую укладку раствора. После этого форму жестко закрепляют в центре виброплощадки.

 

Виброплощадка ( 4. состоит из станины, к которой пружинами прикреплена рама с установленной на ней площадкой. Колебательные движения площадки создает прикрепленный к ней электродвигатель, на валу которого находится дебаланс (эксцентрично закреплен груз).

 

Форму заполняют приблизительно на 1 см раствором и включают виброплощадку. Затем в течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. По истечении 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают и снимают с нее форму. Далее смоченным водой ножом срезают излишек раствора, заглаживают поверхность образцов и маркируют их.

 

Образцы в формах хранят (24 ± ч на столике 3 в ванне с гидравлическим затвором ( 4. . Затем образцы осторожно расформовывают и укладывают в горизонтальном положении в ванну с водой так, чтобы они не соприкасались один с другим. Воду, которая должна покрывать образцы не менее чем на 2 см, меняют через каждые 14 сут. Температура воды весь срок хранения должна быть (20 ± °С.

 

Лабораторная виброплощадка:

 

1 станина; 2 электродвига тель; 3 площадка; 4 — рама; 5 -пружины

 

Ванна с гидравлическим затвором: 1— ванна; 2 — герметичная крышка; 3 — столик

 

Схема расположения образцов-балочек на опорных элементах

 

Образцы, прочность которых через 24 ч недостаточна для расформовывания их без повреждений, допускается вынимать из форм через 48 ч с отметкой об этом в рабочем журнале.

 

По истечении срока хранения образцы извлекают из воды и не позднее чем через 1 ч подвергают испытанию.

 

Непосредственно перед испытанием образцы-балочки насухо вытирают и испытывают на изгиб, а затем каждую из полученных половинок балочки — на сжатие.

 

При испытании глиноземистого цемента образцы в форме хранят первые 6 ч в ванне с гидравлическим затвором, а затем в воде комнатной температуры. Через (24 ± ч с момента изготовления образцы вынимают из формы и часть их испытывают, а оставшиеся хранят в воде до последующих испытаний через 3 сут.

 

Определение предела прочности при изгибе. Это испытание производят на машинах (п. 3. , обеспечивающих нарастание нагрузки в среднем (50±1 Н в секунду. Образец устанавливают на опорные элементы машины таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в машине в вертикальном положении ( 4. . Испытание образцов и расчет предела прочности при изгибе выполняют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к испытательной машине. Предел прочности при изгибе испытуемого цемента вычисляют как среднее арифметическое из двух наибольших значений результатов испытания трех образцов.

 

Определение предела прочности при сжатии. Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие на прессах с предельной нагрузкой 200 500 кН.

 

4.1 Испытание половинок балочек на сжатие:

 

а — пластинки; б — схема испытания; 1 — пластинки; 2, 4 — плиты пресса; 3 образец (балочка)

 

Для того, чтобы результаты испытаний половинок балочек были сопоставимы, несмотря на разный размер, используют металлические пластинки ( 4.10, а), через которые нагрузка от плит пресса передается на образец. Пластинки, изготовляемые из нержавеющей стали, имеют плоскую полированную поверхность; площадь поверхности пластинки, соприкасающейся с образцом, равна 25 см2.

 

Половинку балочки помещают между двумя пластинками ( 4.10, б) таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к продольным стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцовой гладкой грани образца. Образец вместе с пластинками центрируют на опорной плите 4 пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки на образец при испытании должна составлять (5± 1,2 кН в секунду.

 

Предел прочности при сжатии цемента вычисляют по результатам шести испытаний как среднее арифметическое четырех наибольших результатов.

 

Полученное таким образом значение называют активностью цемента.

 

Определение марки цемента. Марку цемента находят по результатам определения пределов прочности цемента при сжатии и изгибе, сравнивая эти результаты с требованиями ГОСТа на соответствующий цемент.

 

Определение прочности цемента при пропаривании.

 

Бетонные и железобетонные изделия изготовляют, ускоряя твердение бетона с помощью его тепловлажностной обработки (пропари-вания). Поэтому ГОСТ 10178-85 предусматривает определение прочности цемента при пропаривании. Образцы для этого испытания готовят так же, как и для стандартных определений, но их твердение протекает по специальному режиму. Формы с образцами для твердения помещают в пропарочную камеру при температуре (20±3)°С при отключенном подогреве на (120 ± +1 мин.

 

Прочность бетона как статистическая характеристика. Если при непрерывном производстве на бетонном заводе или на строительной площадке из каждого замеса брать бетонную смесь и делать из нее кубы для испытания, то можно установить, что каждый куб имеет неодинаковую прочность и что отклонения при каждом испытании от среднего значения довольно велики. Поэтому приближенно из каждого 100-го замеса следует формовать куб для испытания. По результатам испытаний, внесенным в таблицы (так называемые карты), после нескольких операций можно найти наибольшее, наименьшее и среднее значения и очень грубо оценить истинно среднее значение прочности в МПа (табл. 1 .

 

Повсюду, где бы ни применялся бетон, его основным критерием является прочность. Об этом свидетельствует тот факт, что почти каждое бетонное изделие (а из железобетона и предварительно напряженного бетона всегда!) проверяется на прочность. При этом проектант должен в соответствии с маркой бетона задаваться определенной прочностью, так называемой расчетной прочностью при сжатии. Чтобы обеспечить надежность этих значений по ASMW—VW 968, введены контрольные значения прочности для каждого вида бетонной продукции. Однако их выбирают исходя не из средних показателей, а скорее из значения вблизи нижней границы. При построении графика для подбора рецептуры бетона нужно стремиться к определенному среднему значению, которое называют пределом прочности.

 

Более наглядно видны разбросы прочности, если их построить в виде диаграмм частотности ( 5 . При этом методе регистрации с помощью математической модели — гауссовой кривой распределения — могут быть определены в дальнейшем и другие важные характеристики. Кривая распределения и характеризуемые ею зависимости изображены на 54 на основе данных 5 Так как разбросы прочности бетона от одного смесительного узла к другому существенно различаются, на том же рисунке изображены значения прочности бетона, взятого и из другого узла.

 

Уже упомянутые показатели: R (иногда Яъо ) как среднее значение, фиксированное проекцией на абсциссу вершины кривой. Яьо % обозначает, что меньшее значение прочности имеют только 50% испытанных образцов. s (стандартное отклонение) представляет собой расстояние между вершиной и переломной точкой кривой. На основе этих исходных величин можно вывести три других важных критерия: Ri6% —прочность, получаемая проектированием точки перелома кривой на абсциссу. Следует иметь в виду, что при оценке этой прочности отдельные результаты находятся в области ниже 16%; 2,3% —значение прочности, соответствующее расстоянию 2s от вершины. Процентное выражение имеет аналогичное значение. 0,15%—значение прочности,еоот-ветствующее расстоянию 3s от вершины.

 

5 Частотная диаграмма по результатам испытания при сжатии

 

Рассмотренные до сих пор значения прочности бетона имеют особое значение, так как практически из них выводятся пределы прочности Rz, на которые как на среднее значение ориентируется рецептура бетонной продукции. Использование хк в качестве контрольного значения позволяет практику определить надежность, с которой он выпускает продукцию, и тем самым при хорошей организации и тщательном контроле работать экономичнее.

 

5 Частотные диаграммы и математическая модель гауссовой кривой позволяют делать математико-статические прогнозы

 

5 Графический метод приближения для определения значения стандартного отклонения s из частотной диаграммы (тот же пример, что и на 53 и 5

 

В нормах и правилах для бетонных изделий назначается расчетная прочность, например для железобетонных изделий, работающих на изгиб, 60% требуемой марки; для марки В 300 с расчетной прочностью 18 МПа должна, естественно, обеспечиваться очень высокая статистически гарантированная надежность. Поэтому понятно, что ей соответствует очень надежное значение прочности i?o,i5% (в первом приближении). На основе математико-статистических зависимостей, однако, невозможно при контроле качества ориентироваться на такое значение. Поэтому, согласно ASMW—VW 968, контрольная прочность хк должна быть обеспечена с 2,3%-ной вероятностью отказа. Естественно, что существует теоретическая связь между расчетной прочностью и контрольным значением хк.

 

Определить стандартное отклонение прочности на основании результатов испытаний — по существу значит определить качество бетона. Оно под-считывается в разд. Здесь же рассмотрим весьма наглядный, но приближенный графический метод с использованием данных, приведенных в табл. 10 и на 53 и 5 Построенная по данным табл. 10 (см. 5 гистограмма увеличена на три графы. В графе «частота» проставляют число испытаний на прочность в интервале; в графе «частота суммы» суммируют предыдущие значения в направлении слева направо и помещают в верхнюю строку истинное значение (т. е. последнее число из предыдущей строки), равное 100%. Обычным расчетом получают все остальные значения для «частоты суммы в ». Значение этой последней строки переносят в «вероятностную сетку» как точку пересечения частоты суммы (ординаты) и прочности (абсциссы), но на правой стороне каждого интервала прочности. Эти точки визуально можно соединить прямой. Точки пересечения полученных прямых со значением ординат 50 и 16 дадут интересующие нас значения прочности R и Ri6%.

 

Из приведенной формулы для определения Rz, как и из 55, можно понять, как велико значение того, чтобы бетонный узел работал с малыми колебаниями прочностных показателей.

 

Руководитель производства может в зависимости от разброса прочности устанавливать предел прочности Rz. Если у него нет опытных данных, он может выбрать из табл. 11 значения предела прочности, вычисленные по формуле Rz=xK+2 макс с максимальным разбросом прочностей бетона. Если же он располагает действительным разбросом прочности, определенным по результатам испытаний, например, месячной продукции на бетонном заводе, то он может взять за основу эти данные и использовать их в своей дальнейшей работе либо подставить в вышеприведенную формулу вместо Ямакс (не следует никогда работать со значениями s меньше 2,5 н/мм .

 

Разброс результатов испытания образцов цемента на прочность показывает, насколько надежно работает предприятие. Учет разброса значений при определенной контрольной прочности и установление предела прочности Rz экономически стимулируют изготовление бетона более высокого качества, лучшую организацию производства и контроля.

 

Заштрихованная область иллюстрирует оценку результатов, полученных в других опытах, с гораздо большим разбросом прочности, а следовательно, и с большим стандартным отклонением результатов прочностных испытаний.

 

Более высокая средняя прочность была обеспечена при меньшем В/Ц, т. е. практически при более высоком содержании цемента.

 



Песколовки. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод. "шлягер" каркаса. Систематизация факторов. Системы водоотведения на подтапливаемых территориях. Склады арматурной стали. Скользящая опалубка.

 

Главная  Материалы 



0.0085