Міцність бетону - студопедія

Міцність бетону визначається його опором різних си-ловим впливів - стиску, розтягання, вигину, зрізу. Один і той же бетон має різний тимчасовий опір при різних силових впливах. Дослідження показали, що теорії міцно-сті, запропоновані для інших матеріалів, до бетону не застосовні. Тому кількісна оцінка міцності бетону в даний ча-ма грунтується на осредненних досвідчених даних, які прий-маються в якості вихідних при проектуванні будь-яких бетонних і залізобетонних конструкцій.

Відсутність закономірності в розташуванні окремих частинок, складових бетон, призводить до того, що при випробуванні образ-цов, виготовлених з однієї і тієї ж бетонної суміші, отримують різні показники тимчасового опору - розкид ін-ності. Крім того, необхідно пам'ятати, що механічні властивості цементного каменю і наповнювачів істотно відрізняються один від одного; до того ж структура бетону рясніє дефектами, якими, крім пір, є порожнечі близько зерен заповнювача, возника ющіе при твердінні бетону.

Міцність бетону на осьовий стиск вважається основною його характеристикою, так як найбільш цінною якістю бетону є-ється його висока міцність на стиск. Вона в лабораторних умо-вах може визначатися на зразках у формі кубів, призм або циліндрів. У нас в країні для оцінки міцності бетону при сжа-тії використовують переважно куби.

Так як бетон являє собою неоднорідний штучний кам'яний матеріал, то для отримання достовірних відомостей про його міцності відповідно до діючих стандартів відчуваючи-ють партію зразків і визначають (середній межа міцності на осьовий стиск бетонних кубів з ребром 150 мм) і (середній межа міцності на осьовий стиск еталонних бетонних зразків призм).

Кубікова міцність. При осьовому стисканні куби (як і інші стислі зразки) руйнуються внаслідок розриву бетону в попе-річковому напрямку. Нахил тріщин обумовлений впливом сил тре-ня, які розвиваються на контактних поверхнях між по-душками преса і опорними Гранями куба (рис. 2.2а). Сили тертя, спрямовані всередину, перешкоджають вільним поперечним дефор-маціям бетону поблизу опорних поверхонь і тим самим підвищує фізичну-ють його міцність на стиск (створюється ефект обойми). Стримай-вающее вплив сил тертя в міру віддалення від торцевих граней куба зменшується, тому після руйнування куб набуває фор-му чотирьох усічених пірамід, зімкнутих малими підставами. Якщо при осьовому стисненні куба вдається усунути або значною але зменшити (за допомогою мастила контактних поверхонь, на-приклад, парафіном або картонних прокладок) вплив сил опор-ного тертя, то характер його руйнування і міцність змінюють-ся (рис. 2.2б) .

Малюнок 2.2 - Характер руйнування бетонних кубів: а - при наявності тертя по опорним площинах; б - при відсутності тертя; 1 - сили тертя; 2 - тріщини; 3 - мастило.

В цьому випадку поперечні деформації проявляють-ся вільно і тріщини розриву стають вертикальними, паралельними дії стискаючої сили, а тимчасовий опір бетону стиску істотно зменшується. Відповідно до стандарту куби відчувають без змащення контактних поверхонь і при відсутності прікладок.

Дослідами встановлено, що міцність бетону одного і того ж складу залежить від розмірів куба. За стандартні (еталонні) ла-бораторно зразки приймають куби з ребром 150 мм. При випро-пах кубів інших розмірів результати їх випробувань за допомогою поправочних коефіцієнтів призводять до результатів випробувань ця-лонних кубів.

Призмова міцність. Реальні залізобетонні конструкції за своєю формою і розмірами істотно відрізняються від лабораторні-них кубів. У них найчастіше один розмір перевищує два інших (наприклад, проліт - ширину і висоту згинаного елемента; висо-та стисненого елемента - розміри його поперечного перерізу).

У зв'язку з тим, що при випробуваннях бетону при переході від про-зразків у формі куба до зразка в формі призми (при однаковій площі їх перетину) тимчасовий опір стиску при збіль-ченіі h зменшується (рис. 1.3), Кубікова міцність не може бути безпосередньо використана в розрахунках міцності елементів кон-трукцій, а служить тільки для контролю якості бетону в виробничих умовах.

Зменшення тимчасового опору бетону стисканню при пе-переходи; від зразків у формі куба до зразків у формі призми пояснюється тим, що при збільшенні відносини h / a поступово слабшає вплив сил тертя, що виникають між торцями зразка і плитами преса, на напружений стан зразка в його середньої по висоті частини, а для призм з h / a ≥ 4 це вплив практично повністю виключено.

Прийнято визначати призмову міцність бетону, основну і найбільш стабільну характеристику міцності бетону на сжа-буття, використовувану в розрахунках на міцність стиснутих і згинальних елементів, на еталонних призмах з розмірами 150 '150' 600 мм (h / a = 4).

Малюнок 2.3 - Графік залежності призмовою міцності бетону від
відносини розмірів зразка

Дослідами встановлено, що при 4 ≤ h / a <8 ≈ 0,75. Вли-яние гибкости призм при этом ощутимо не сказывается. Влияние гибкости в значительной мере начинает ощущаться при h/a≥ 8.

Міцність бетону на осьовий розтяг залежить від опору-тивления цементного каменю розтягування і міцності його зчеплення з зернами заповнювача. Згідно досвідченим даними:

де - середній межа бетону на осьовий розтяг.

Причому відносна міцність бетону при осьовому розтягу kt зменшується з підвищенням міцності бетону на стиск. Причинами низької міцності бетону на розтяг є неоднорідність його структури, наявність початкових напружень, слабке зчеплення цементного каменю з крупним заповнювачем. Деяке підвищення (приблизно на 15. 20%) може бути досягнуто збільшенням витрати цементу на одиницю об'єму бетону, зменшенням W / C, застосуванням замість гравію щебеню з шорсткою поверхно-стю, промиванням заповнювача.

Є кілька лабораторних методик визначення .Од-нако при цих випробуваннях спостерігається ще більший розкид по-показників міцності в порівнянні з випробуваннями бетону на осьовий стиск, так як зразки важко центрировать. Тому, якщо через відоме міцність бетону при стисненні, іноді визначають теоре-тично, наприклад, за формулою:

Крім цього враховуються при необхідності:

- міцність бетону при тривалій дії нагрузоі;

- динамічна міцність бетону;

- міцність бетону при багаторазово повторюваних навантаженнях.