Физические свойства бетонов: Основные свойства бетона

Основные свойства бетона

Важнейшие физико-механические свойства бетона: прочность, плотность, пластичность, водонепроницаемость и огнестойкость.

Прочность. Наиболее важным показателем механических свойств бетона является способность его сопротивляться разрушению от действия нагрузок, увеличение которых разрешается до известного предела. Для оценки прочности бетона на сжатие принимается его марка. Под маркой бетона понимают предел прочности при сжатии образцов, изготовленных в виде кубов размерами 20х20х20 см,твердеющих в течение 28 суток. Предел прочности выражается в кг/см2.СНиП устанавливают следующие марки:
а) для обыкновенных бетонов: 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600;
б) для легких бетонов: 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200 и 300.

Прочность бетона зависит от активности цемента, качества песка, щебня или гравия, воды, а также от условий перемешивания, транспортировки, укладки, твердения и возраста бетона.

Плотность. Бетон нельзя назвать совершенно плотным материалом, так как в нем всегда имеются воздушные поры, образовавшиеся в результате испарения воды или проникновения в бетонную смесь воздуха. Поэтому под плотностью следует понимать степень заполнения объема бетона твердым веществом. Например, плотность бетона 0,95 означает, что 95% объема составляют входящие в него твердые материалы, а 5% — поры. Для получения плотного бетона стремятся, чтобы количество воды в смеси было возможно наименьшим и чтобы зерна заполнителей имели различную величину, способствующую уменьшению количества пустот.

Пластичность. Характеризуется подвижностью бетонной смеси, которая при укладке должна хорошо заполнить все изгибы конструкций без раковин и пустот. Бетон бывает жесткий, пластичный   и   литой.

Качество пластичных бетонных смесей оценивают при помощи прибора, называемого стандартным конусом. Прибор представляет собой металлическую форму без дна в виде усеченного конуса высотой 30 смс диаметром верхнего основания 10 сми нижнего 20 см.

Водопроницаемость. Степень водопроницаемости характеризуется величиной наибольшего давления воды, при котором последняя    просачивается через бетонный образец. Водопроницаемость бетона за­висит от его плотности и структуры, величины напора воды, возраста бетона и условий твердения.

Водопроницаемость бетона мала и может быть еще более снижена за счет подбора цемента, заполнителей и добавок.

Огнестойкость. Огнестойкостью бетона называют способность его сопротивляться разрушению от воздействия высокой температуры. Сооружения из бетона выдерживают нормальную эксплуатацию при температуре до 250° С.

Усадка бетона. При твердении на воздухе бетон уменьшается в объеме, т. е. дает усадку. Снаружи усадка происходит быстрее, чем внутри, в результате чего появляются трещины. Величина усадки обычно не превышает 0,15 ммна 1 м.Правильно подобрав состав бетона, можно значительно уменьшить величины усадок или совсем не допустить их.

При твердении бетонной смеси выделяется тепло (экзотермия бе­тона). В сооружениях можно наблюдать длительное повышение температуры бетона даже при низкой температуре воздуха, что позволяет производить бетонирование массивных конструкций без обогрева в зимних условиях.

Физико-механические свойства бетонов — ТехЛиб СПБ УВТ

Затвердевший бетон относится к материалам составного (конгломератного) типа, так как включает в себя заведомо раз­нородные компоненты — зерна заполнителей, скрепленные це­ментным камнем. Поэтому к важнейшим свойствам, опреде­ляющим качество цементного камня, относятся прочность и ад­гезия, т. е. способность к сцеплению с зернами заполнителя.

Основными показателями качества тяжелого бетона являют­ся прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость и водо­непроницаемость.Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классами прочности на сжатие и осевое растяжение. Отличи­тельная особенность бетонных работ — значительная неоднород­ность получаемого бетона. Чем выше культура строительства, лучше качество приготовления и укладки бетона в конструкции, тем меньше колебания прочности. Следовательно, важно не только получить бетон заданной средней прочности, но и обес­печить ее во всем объеме изготовляемых конструкций.

Показателем, который учитывает возможные колебания ка­чества, является класс бетона. 

Класс бетона— численная харак­теристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантиро­ванной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что уста­новленное классом свойство, например прочность бетона, до­стигается не менее чем в 95 случаях из 100.

Понятие «класс бетона» позволяет назначать прочность с учетом ее фактической или возможной вариации.

ГОСТ 26633-91 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗ0; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75 и В80. Класс бетона по прочности на сжатие обозначают ла­тинской буквой В, справа от которой приписывают его предел прочности в МПа. Так, у бетона класса В15 предел прочно­сти при сжатии — не ниже 15 МПа с гарантированной обеспе­ченностью 0,95.

В необходимых случаях устанавливают также классы бетона по прочности на осевое растяжение, обозначаемый индексом В_t, и на растяжение при изгибе — В_tb.

На растяжение бетон работает намного хуже, чем на сжатие: предел прочности при растяжении в 10…20 раз меньше предела прочности при сжатии. Для повышения несущей способности, в особенности при изгибе и растяжении, бетон сочетают со сталь­ной арматурой, изготовляя железобетонные конструкции.

Марка бетона — это чис­ленная характеристика какого-либо его свойства, рассчитывае­мая как среднее значение результатов испытания образцов. При определении марок по прочности, морозостойкости, водонепро­ницаемости принимают нижнее предельное значение свойств, а марку по средней плотности определяют по верхнему предель­ному значению. В отличие от класса марка бетона не учитыва­ет колебаний прочности во всем объеме бетонируемой конст­рукции.

Марка по прочности на сжатие — наиболее распространенная характеристика бетона. Марку определяют испытанием на осе­вое сжатие бетонных образцов-кубов размерами 15x15x15 см в установленном проектном возрасте (обычно 28 сут.). Полученный при испытании предел прочности при сжатии как среднее арифметическое значение по двум наибольшим (в серии из трех образцов), выраженный в кгс/см², является численной характеристикой марки.

Установлены следующие марки тяжелого бетона по прочно­сти на сжатие: М50; М75; М100; М150; М200; М250, МЗОО; М350; М400; М450; М500; М550; М600; М700; М800; М900 и М1000. В обозначении используют индекс «М». Например, марка бетона М200 означает, что его предел прочности при cжатии не менее 200 кгс/см² .

Соотношение между классами и марками бетона неодно­значно и зависит от однородности бетона, оцениваемой с помо­щью коэффициента вариации. Чем меньше коэффициент вариа­ции, тем однороднее бетон. Класс бетона одной и той же марки существенно увеличивается, если снижают коэффициент вариа­ции. Например, при марке по прочности на сжатие МЗ00 и ко­эффициенте вариации 18 % получают бетон класса В 15, а при коэффициенте вариации 5 % — класса В20, т. е. на целую ступень выше. Это подчеркивает необходимость тщательного выполне­ния всех технологических рекомендаций, повышения техниче­ского уровня и культуры производства бетонных работ.

Прочность — основная характеристика бетона как конструк­ционного материала. Числовое значение прочности определяется действием многих факторов. К важнейшим из них относятся качество применяемых материалов и пористость бетона.

Бетон на портландцементе набирает прочность постепенно. При нормальной температуре и постоянном сохранении влажно­сти рост прочности бетона продолжается длительное время, но скорость набора прочности со временем затухает.

Таблица 1. Соотношение между марками и классами тяжелого бетона по прочности

Прочность Б. характеризуется их маркой (временным сопротивлением на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе). Марка по прочности на сжатие тяжёлых цементных, особо тяжёлых, лёгких и крупнопористых Б. определяется испытанием на сжатие бетонных кубов со стороной, равной 200 мм,изготовленных из рабочего состава и испытанных после определённого срока выдержки.

Для образцов монолитного Б. промышленных и гражданских зданий и сооружений срок выдержки при нормальном твердении (при температуре 20 град С и относительной влажности не ниже 90%) равен 28 сут. Прочность Б. в возрасте 28 сут R₂₈ нормального твердения можно определять по формуле:
R₂₈ = aR_ц (Ц/В — б),
где Р_ц — активность (прочность) цемента; Ц/В — цементно-водное отношение; а — 0,4-0,5 и б — 0,45-0,50 — коэффициенты, зависящие от вида цемента и заполнителей.

Для установления марки Б. гидротехнических массивных сооружений срок выдержки образцов равен 180 сут. Срок выдержки и условия твердения образцов Б. сборных изделий указываются в соответствующих ГОСТах. За марку силикатных и ячеистых Б. принимают временное сопротивление в кгс/см² на сжатие образцов тех же размеров, но прошедших автоклавную обработку одновременно с изделиями (1 кгс/см²« 0,1 Мн/м²). Особо тяжёлые Б. имеют марки от 100 до 300 (~10-30 Мн/м²⁾, тяжёлые Б. — от 100 до 600 (~10-60 Мн/м²).

Марки высокопрочных Б. — 800-1000 (~80-100 Мн/м²). Применение высокопрочных Б. наиболее целесообразно в центрально-сжатых или сжатых с малым эксцентриситетом колоннах многоэтажных промышленных и гражданских зданий, фермах и арках больших пролётов. Лёгкие Б. на пористых заполнителях имеют марки от 25 до 200 (~2,5-20 Мн/м²),высокопрочные Б. — до 400 (~40 Мн/м²),крупнопористые Б. — от 15 до 100 (~1,5-10 Мн/м²), ячеистые Б. — от 25 до 200(~2,5-20 Мн/м²), особо лёгкие Б. — от 5 до 50 (~0,5-5 Мн/м²). Прочность Б. на осевое растяжение ниже прочности Б. на сжатие примерно в 10 раз.

Требования по прочности на растяжение при изгибе могут предъявляться, например, к Б. дорожных и аэродромных покрытий. К Б. гидротехнических и специальных сооружений (телевизионные башни, градирни и др.), кроме прочностных показателей, предъявляются требования по морозостойкости, оцениваемой испытанием образцов на замораживание и оттаивание (попеременное) в насыщенном водой состоянии от 50 до 500 циклов.

К сооружениям, работающим под напором воды, предъявляются требования по водонепроницаемости, а для сооружений, находящихся под воздействием морской воды или др. агрессивных жидкостей и газов, — требования стойкости против коррозии. При проектировании состава тяжёлого цементного Б. учитываются требования к его прочности на сжатие, подвижности бетонной смеси и её жёсткости (технической вязкости), а при проектировании состава лёгких и особо тяжёлых Б. — также и к плотности. Сохранение заданной подвижности особенно важно при современных индустриальных способах производства; чрезмерная подвижность ведёт к перерасходу цемента, а недостаточная затрудняет укладку бетонной смеси имеющимися средствами и нередко приводит к браку продукции.

Подвижность бетонной смеси определяют размером осадки (в см)стандартного бетонного конуса (усечённый конус высотой 30 см, диаметром нижнего основания 20 см, верхнего — 10 см). Жёсткость устанавливается по упрощённому способу профессора Б. Г. Скрамтаева либо с помощью технического вискозиметра и выражается временем в сек,необходимым для превращения конуса из бетонной смеси в равновеликую призму или цилиндр. Эти исследования производят на стандартной лабораторной виброплощадке с автоматическим выключателем, используемой также при изготовлении контрольных образцов.
Выбор бетонной смеси по степени её подвижности или жёсткости производят в зависимости от типа бетонируемой конструкции, способов транспортирования и укладки Б. Наряду с ценными конструктивными свойствами Б. обладает также и декоративными качествами. Подбором компонентов бетонной смеси и подготовкой опалубок или форм можно видоизменять окраску, текстуру и фактуру Б.; фактура зависит также и от способов механической и химической обработки поверхности Б. Пластическая выразительность сооружений и скульптуры из Б. усиливается его пористой, поглощающей свет поверхностью, а богатая градация декоративных свойств Б. используется в отделке интерьеров и в декоративном искусстве.

Марка бетона по морозостойкости F определяется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания испыты­ваемых в возрасте 28 сут. в насыщенном водой состоянии об­разцов, при котором допускается снижение прочности бетона на сжатие не более чем на 15 %.

Марку по морозостойкости назначают и контролируют для бетона гидротехнических сооружений, мостовых и дорожных покрытий и др. Установлены следующие марки тяжелого бетона по морозостойкости в циклах: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000.

Для приготовления морозостойких бетонов рекомендуется применять портландцемент и его разновидности: пластифициро­ванный, гидрофобный, быстротвердеющий и сульфатостойкий. Допустимое количество трехкальциевого алюмината С₃А в клинкере для портландцемента в зависимости от марки бетона по морозостойкости должно составлять, %: для бетона марки F300 и выше — не более 5 %, для F200 — не более 7 %, для F100 -не более 10 %.

В цемент не рекомендуется вводить активные минеральные добавки, которые повышают водопотребность вяжущего в бето­не. Для сокращения водопотребности бетонной смеси и умень­шения доли микропор в бетоне следует использовать добавки поверхностно-активных веществ, оказывающих воздухововлекающее, микрогазообразующее, гидрофобизирующее или пла­стифицирующее действие на бетонную смесь. Для гидротехни­ческих сооружений с нормируемой морозостойкостью F200 и выше объем вовлеченного воздуха при максимальной крупности заполнителя 20 мм и В/Ц = 0,41…0,5 должен быть 2…4 %.

Морозостойкий бетон может быть получен при обеспечении точной дозировки составляющих материалов, тщательного пе­ремешивания, уплотнения и надлежащего ухода за твердеющим бетоном. При этом необходимо следить, чтобы не возникали деструктивные процессы при тепловой обработке бетона, кото­рые связаны с тепловым расширением составляющих, а также воды и воздуха в свежеуложенном бетоне.

При изготовлении бетонных и железобетонных конструкций повышенной морозостойкости (F200) для твердения бетона предпочтительны естественные условия при положительной температуре и сохранение одновременно его влажностного со­стояния в течение 10 дней.

Марку по водонепроницаемости назначают для бетона конструкций, которые должны обладать ограниченной прони­цаемостью при одностороннем давлении воды. За марку по во­донепроницаемости принимают наибольшее давление воды    (кгс/см), которое выдерживают бетонные образцы диаметром и высотой 150 мм при испытании по установленной методике. Ут­верждены следующие марки бетона по водонепроницаемости (кгс/см²): W2,W4, W6,W8, W10, W12, W14, W16,W18, W20.

Необходимо разделять факторы, определяющие водонепро­ницаемость бетона на стадии приготовления смеси, укладки и твердения бетона, и способы повышения водонепроницаемости затвердевшего материала.

Активность цемента. Замена цемента, имеющего активность 400 кгс/см₂, цементом с активностью 500 кгс/см² позволя­ет получить бетон с высокой степенью водонепроницаемости даже при увеличении на 15…20 % значения В/Ц и снижении на 7… 10 % расхода цемента.

Водоцементное отношение. С увеличением значения В/Ц качество цементного теста снижается, в твердеющем бетоне создается развитая система пор и капиллярных каналов. Так, при повышении В/Ц от 0,4 до 0,8 коэффициент фильтрации цемент­ного камня увеличивается в 10…20 раз.

На величину В/Ц при данной подвижности влияет расход цемента. Согласно СНиП 5.01.23-83, для бетона водонепрони­цаемостью W8 при формовании из бетонной смеси ОК = 5…9 см расход цемента должен составлять 475 кг/м³; В/Ц такого бетона не должно превышать 0,45.

Коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя. Зна­чения коэффициента а раздвижки зерен для водонепроницаемо­го бетона значительно выше соответствующих значений а, оп­ределенных из условия получения бетонов наибольшей прочно­сти. Это означает, что оптимальный по условию наибольшей водонепроницаемости состав бетона должен содержать меньше крупного заполнителя и больше растворной части, чем обычный бетон. 

 Условия твердения. Для водонепроницаемого бетона на обычных цементах наилучшие условия создаются при водном твердении, наихудшие — при воздушно-сухом. При этом способ­ность бетона пропускать воду может изменяться в сотни раз.

Возраст бетона. С увеличением возраста бетона изменяется характер его пористости: постепенно уменьшается объем макропор, которые как бы зарастают продуктами гидратации це­мента. Например, в возрасте 90 сут. водонепроницаемость бето­на возрастает в два раза по сравнению с маркой в 28 сут. Для гидротехнических сооружений в зависимости от условий работы марку бетона по водонепроницаемости определяют в возрасте 60, 90 или 180 сут.

Деформативность бетона. Бетон под нагрузкой ведет себя не как идеально упругое тело (например, стекло), а как упруго-вязко-пластичное тело. При небольших напряжениях (не более 0,2 от предела прочности) бетон деформируется как упругий материал. При этом его начальный модуль упругости зависит от пористости и прочности и составляет для тяжелых бетонов (2,2…3,5)*10⁴ МПа (у высокопористых ячеистых бето­нов модуль упругости — около 1*10⁴ МПа).

При больших напряжениях начинает проявляться пластиче­ская (остаточная) деформация, развивающаяся в результате рос­та микротрещин и пластических деформаций гелевой состав­ляющей цементного камня.

Усадка бетона. При твердении на воздухе происходит усад­ка бетона — сокращение линейных размеров до 0,3…0,5 мм на 1 м длины. Большие усадочные деформации — одна из причин образования трещин в бетоне. Особенно значительна усадка в начальный период твердения: в первые сутки она достигает 70 % от месячного значения.

Усадка бетона вызвана усадкой цементного камня, которая в свою очередь является следствием меньшего объема веществ, образовавшихся в результате гидратации цемента, чем началь­ный суммарный объем цемента и воды; сжатия цементного кам­ня капиллярным давлением, возникающим при испарении воды из бетона; уменьшения объема геля при его обезвоживании.

Усадка бетона увеличивается при повышении содержания цемента и воды, применении высокоалюминатных цементов, мелкозернистых и пористых заполнителей.

Огнестойкость. Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздей­ствии высоких температур, например при пожаре. При кратко­временном нагреве благодаря малой теплопроводности бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода (в том числе и кристаллизационная) испаряется, пони­жая температуру бетона. При длительном воздействии высоких температур в бетоне происходят необратимые химические изме­нения, сопровождающиеся потерей им прочности.

Для устройства конструкций топок, печей и промышленных труб применяют специальный жароупорный бетон на глинозе­мистом цементе и жаростойких заполнителях.

Читать по теме:

К разделу

Строительные материалы

R

Основные свойства бетона, долговечность — Удельная плотность бетона

Содержание

1. Классификация бетонных смесей
2. Эксплуатационные свойства раствора
3. Прочность на сжатие
4. Удобоукладываемость
5. Морозостойкость и водонепроницаемость
6. Истираемость
7. Теплопроводность бетонной смеси
8. Деформативные свойства бетона
9. Прогревание бетона зимой

Бетоном называется строительный материал, полученный путем смешивания вяжущего вещества, в основном цемента, с водой и заполнителями в виде песка, щебня или других материалов в различной пропорции. Некоторые виды бетона могут не иметь в своем составе воды, например асфальтобетон.

В данной статье будут рассмотрены основные физико-механические свойства бетона, знания о которых просто необходимы при проведении самостоятельных строительных работ. Без данных инженерных знаний неопытный строитель рискует получить непрочную и недолговечную бетонную конструкцию.

Классификация бетонных смесей

В соответствии с ГОСТ 25192-2012 и 7473-2010 бетоны различают по следующим характеристикам:

• по вяжущему веществу подразделяется на цементный, гипсовый, силикатный, шлакощелочной, полимербетон и асфальтобетон;
• по количеству вяжущих веществ: тощий, жирный, товарный;
• по видам используемых заполнителей – бетон бывает на основе пористых, плотных и специальных материалов;
• по своему предназначению: обычный, декоративный, дорожный, гидротехнический, теплоизоляционный, жаростойкий, химостойкий, звукоизоляционный и т. д.;
• по структуре: плотный, крупнопористый, поризованный и ячеистый бетон.

Помимо вышеперечисленных свойств, виды бетонов подразделяются также по такому критерию, как объемная масса. Согласно такой классификации, бетон бывает:

• особо легкий, его плотность меньше 500 кг/м³;
• легкий, плотностью от 500 кг/м³ до 1800 кг/м³;
• облегченный, его плотность колеблется от 1800 кг/м³ до 2200 кг/м³;
• тяжелый, плотностью 2200 – 2500 кг/м³;
• особо тяжелый, плотностью более 2500 кг/м³.

К легким бетонам относятся перлитовый бетон, керамзитобетон, пенобетон, газобетон, пемзобетон. К особо тяжелым бетонам относятся магнетитовый, лимонитовый и баритовый бетоны.

Эксплуатационные свойства раствора

В маркировку бетонной смеси должны входить следующие параметры:

• класс бетона по прочности;
• степень готовности;
• показатели по удобоукладываемости, средней плотности, а также марки по морозостойкости и водонепроницаемости;
• стандарт (ГОСТ).

Следует рассмотреть эти параметры по отдельности.

Прочность на сжатие

По этому показателю обеспечивается класс бетона. Классом бетона называется маркировка, обозначающая прочность стандартного кубика из данного бетона (размером 150х150х150 мм), то есть величину давления в МПа, которое может выдержать этот кубик.

Например, класс бетона В20 означает, что изготовленный из этого бетона кубик стандартных размеров выдерживает среднее давление до 20 МПа. Кроме класса, задается также марка бетона по предельной прочности на сжатие, обозначается она буквой М.

Прочность бетона определяется опытным путем, посредством испытания специально изготовленных из данного бетона брусков различного размера на гидравлическом прессе. Исходя из данных, полученных при испытании, производится расчет прочности бетона на изгиб и сжатие по формуле, учитывающей вес и размеры образцов.

Удобоукладываемость

Обозначается буквами П, Ж и СЖ. Согласно данному параметру различают:

• подвижный бетон, жесткость меньше 4 секунд;
• жесткий бетон, жесткость 5-50 секунд;
• сверхжесткий бетон, жесткость больше 50 секунд.

Подвижность смеси различают также по такому показателю, как осадка конуса. Этот метод позволяет быстро определить степень усадки бетонной композиции. Для этого в металлическую форму, которая имеет вид конуса, тремя слоями укладывается бетонная смесь. Затем форма переворачивается, освобождая раствор. Далее по степени его оседания определяют текучесть бетонной смеси.

Соотношения марки по удобоукладываемости, осадке конуса и норме по жесткости можно увидеть в соответствующей таблице, согласно ГОСТ 7473-2010.

Для бетононасоса используют только подвижные смеси марок П4 и П5.

Морозостойкость и водонепроницаемость

Морозостойкость обозначает количество замерзаний и последующих оттаиваний, которое может выдержать данная бетонная композиция. Обозначается буквой F.

Водонепроницаемость обозначает давление воды, которое может выдержать стандартный цилиндр из данной бетонной смеси. Обозначается буквой W.

Истираемость

Истираемость обозначает сопротивление бетонной смеси истиранию. Чем выше истираемость, тем дольше будет срок службы бетона. Проверка образца на истирание производится при помощи стального шарика или шлифовального круга. Для повышения истираемости важно соблюдать влажное твердение бетонной композиции. Обозначается буквой G.

Теплопроводность бетонной смеси

Теплопроводность — очень важный параметр определения возможных теплопотерь для конструкций из бетона. Самую низкую теплопроводность имеют пористые бетоны. Чем меньше плотность бетонной смеси, тем меньше ее теплопроводность. Но композиции низкой плотности непрочные, а это одна из самых больших проблем для создания смесей с малой теплопроводностью.

Коэффициент теплопроводности определяется количеством тепла, которое в течение часа проходит через один кубический метр материала при разности температур в 1° С. Для бетона этот коэффициент зависит от его заполнителя, а также от показателя влажности, особенно у ячеистого бетона.

К примеру, коэффициент теплопроводности ячеистого бетона плотностью 600 кг/м³ составляет 0,14 Вт, а у шлакопемзобетона плотностью 800 кг/м³ он составляет 0,16 Вт. Данные значения не бывают постоянными, это усредненный показатель.

Деформативные свойства бетона

Величина деформации бетона, возникающая в процессе его эксплуатации, зависит от его структуры, а также от технологии его производства и от ряда других факторов. Чтобы оценить степень деформации, используются такие понятия, как усадка, расширение, упругость и ползучесть бетонной смеси.

Первоначальная усадка бетона начинается сразу после его укладки, а ее величина зависит от его состава и свойств входящих в его состав материалов. Бывает горизонтальная и вертикальная усадка бетонной смеси.

Если при укладке бетонной смеси используется давление, например, при изготовлении железобетонных изделий, то после его исчезновения проявляются такие свойства материала, как расширение и упругость. Чем сильнее сжималась бетонная смесь, тем сильнее она будет расширяться после того, как убрали нагрузку.

Ползучесть бетона характеризует увеличение деформаций со временем при постоянной нагрузке. Способствует перераспределению напряжений, тем самым проявляя свое положительное свойство. Зависит от прочности, жирности и возраста бетона, а также от его заполнителя и от содержания воды в смеси.

Прогревание бетона зимой

Для укладки бетона даже в зимнее время требуется температура выше 0° С, потому что при замерзании смеси начинается ее гидратация. Поэтому разработано несколько способов для прогрева бетонной композиции, например, с помощью электрического тока, создаваемого электродами, или с помощью находящегося в смеси или в конструкции нагревательного провода ПНСВ, подсоединенного к трансформаторам мощностью от 20 до 100 кВт.

Иногда используется специальная опалубка для прогрева, а также термоматы. Менее распространены индукционный и инфракрасный методы подогрева.

Для этой цели следует правильно рассчитать удельное сопротивление бетона, которое считается по специальной формуле в зависимости от эмпирического коэффициента цемента, количества воды и расхода цемента.

Также необходимо рассчитать модуль поверхности бетона равный отношению прогреваемой площади заливки или конструкции к ее объему. Следует учесть, что площадь и объем замерзшего и подтаявшего грунта будут разными.

Вот краткий обзор основных физико-механических свойств бетонных смесей. Для более подробного ознакомления советуем использовать соответствующие ГОСТ и СНиП, которые послужат хорошим подспорьем для начинающего строителя.

8. Свойства бетона

8.1. Классификация бетонов по прочности

О
прочности бетона при сжатии и при изгибе,
о статическом ее контроле подробно
говорилось выше. Следует только указать,
что в соответствии с ГОСТ 26633-91 прочность
тяжелых и мелкозернистых бетонов
характеризуют классами прочности на
сжатие, осевое растяжение, растяжение
при изгибе, определяемыми в возрасте
28 суток.

Для
таких бетонов установлены следующие
классы:

– по
прочности на сжатие  В3,5; В5; В7,5; В10;
В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В50; В55; В60; В65;
В70; В75; В80; В85; В90

–
по
прочности на осевое растяжение: В_(t)0,4;
В_(t)0,8;
В_(t)1,2;
В_(t)1,6;
В_(t)2;
В_(t)2,4;
В_(t)2,8;
В_(t)3,2;
В_(t)3,6;
В_(t)4;

–
по
прочности на растяжение при изгибе:
В_(tв)0,4;
В_(tв)0,8;В_(tв)1,2;
В_(tв)1,6;В_(tв)2;В_(tв)2,4;В_(tв)2,8;В_(tв)3,2;
В_(tв)3,6;В_(tв)4;
В_(tв)4,4;
В_(tв)4,8;В_(tв)5,2;
В_(tв)5,6;В_(tв)6;
В_(tв)6,4;В_(tв)6,8;
В_(tв)7,2;В_(tв)8.

8.5. Физические свойства бетона

8.5.1. Плотность бетона

Следует
различать плотность незатвердевшей
бетонной смеси и затвердевшего бетона.
Бетонная смесь может быть почти совершенно
плотной (имеется в виду плотность с
учетом содержащейся в смеси воды), если
она правильно рассчитана и плотно
уложена. Плотность такой смеси довольно
точно совпадает с теоретической,
рассчитанной по сумме абсолютных объемов
материалов, если она не содержит
вовлеченного воздуха.

Рис.
8.5. Влияние относительной степени
уплотнения К_упл
бетона на его прочность R_б
при сжатии

Качество
уплотнения бетонной смеси обычно
оценивается коэффициентом уплотнения

   
,
                                                                                      
         (8.3)

где
и–
действительная и расчетная плотность
бетонной смеси.

Обычно
стремятся получить К_упл=
1, но вследствие воздухововлечения в
бетонную смесь при вибрации и других
факторах он составляет 0,96–0,98.

Плотность
затвердевшего бетона зависит, главным
образом, от плотности заполнителей.
Применяя заполнители различной пористости
и плотности, можно получать бетоны с
плотностью до 2600 кг/м³.

В
затвердевшем бетоне только часть воды
находится в химически связанном
состоянии. Остальная (свободная) вода
остается в порах или испаряется. Поэтому
затвердевший бетон никогда не бывает
абсолютно плотным. Пористость, %, бетона
можно определить по формуле

 
,                                                            
                                  (8.4)

где
В
и Ц
– расходы воды и цемента, кг/м³
бетона;
 – содержание химически связанной
воды, доля от массы цемента, обычно для
бетона в возрасте 28 суток, принимаемая
равной 0,15.

Плотность
бетона может быть повышена тщательным
подбором зернового состава заполнителей;
уменьшением водоцементного отношения
с использованием пластифицирующих
добавок; уплотнением совершенными
способами. Плотность бетона является
важнейшим свойством, в значительной
мере определяющим его прочность,
морозостойкость, непроницаемость и
долговечность.

Физико-химические свойства бетона | Строитель 73

Бетон –  самый популярный на сегодняшний день строительный материал. К качеству бетона предъявляется масса требований, которые очень часто невозможны без использования определенных составов так называемых пластификаторов и модификаторов. Эти химические добавки позволяют придать бетону важные свойства, которые обеспечат требования и архитекторов, и строителей.

Химические добавки: традиционные и современные

Химические добавки применяют для снижения затрат: энергетических и материальных ресурсов при изготовлении бетона и при его применении. Современные предприятия по изготовлению бетона, наряду с недорогими добавками, которые получают из отходов производства, все чаще применяют специально синтезированные химические составы, которые изготавливают на основе дорогого сырья.

Эти добавки-модификаторы регулируют свойства бетонных смесей и обеспечивают их высокое качество, однако, оценивая целесообразность их применения вместо привычных дешевых добавок, необходимо тщательно соразмерять технический эффект с величиной дополнительных затрат.

Общие свойства бетона

Вне зависимости от типа бетона, бетонная смесь должна:

• быть удобоукладываемой;
•  при транспортировке сохраняться в однородном состоянии.

Бетонная смесь являет собой вязкую густую жидкость, поэтому ее называют упруго-пластично-вязким телом, которое обладает как свойствами жидкости, также и свойствами твердого тела. Бетонная смесь становится более жидкой при механическом воздействии и снова густеет в спокойном состоянии.

Для определения удобоукладываемости бетона используются 3 показателя:

• подвижность (П) как характеристика структурной прочности бетонного состава;
•  жесткость (Ж) как показатель динамической вязкости;
•  связность, которая характеризуется отделением жидкости после оттаивания.

Подвижность

Подвижность бетонных составов характеризуется осадкой конуса (ОК), которая формируется из состава испытуемой смеси. Подвижность состава определяется как средний показатель, взятых в одной пробе. Если ОК равно 0, то удобоукладываемость этой смеси недостаточна (смесь жесткая). Связность – это характеристика, которая обусловлена однородностью строения и свойствами бетона. Если однородность массы нарушается во время транспортировки, уплотнения или закладки в формы, значит, нарушена связность бетонной смеси, которую можно восстановить, повысив ее водоудерживающую способность путем правильного выбора зернового состава заполнителей. Именно таким образом можно бороться с расслоением бетона.

Удобоукладываемость

Это качество бетона большей частью зависит от количества воды в его составе ( т.н. воды затворения, которая находится в цементном тесте и в заполнителе).  Количество воды в составе определяется некоторыми его свойствами: предельным напряжением сдвига и вязкостью, а следовательно, и ее подвижностью и жесткостью.

Водопотребляемость

Это важный технический параметр бетонной смеси, который увеличивается с увеличением поверхности  заполнителя. Для обеспечения высокой прочности бетона, величина соотношения «цемент – вода» должна оставаться неизменной. Увеличение воды в растворе прямо пропорционально расходу цемента. При использовании мелкого песка в растворе перерасход цемента может достичь 25%, поэтому мелкий песок необходимо смешивать с крупным и добавлять в состав пластифицирующие добавки, которые снижают потребление воды.

Деформативные свойства бетона

При нагрузках твердая бетонная поверхность ведет себя не так, как, например, сталь или другие твердые материалы. Опытным путем было подтверждено, что при малых напряжениях и кратковременных нагрузках бетон подвержен упругой деформации по типу пружины. Упругость бетона находится в прямой зависимости от пористости: чем она выше, тем меньше упругость.

Ползучесть

Ползучесть это увеличение деформации бетона под действием постоянной статической нагрузки. Ползучесть  зависит от влажности и условий, при которых бетон затвердевал. Если в смеси используется цемент высокой марки и плотный заполнитель (например, горная порода), то у такого состава ползучесть будет ниже. Пористые заполнители также увеличивают ползучесть.

Усадка

В период твердения на открытом воздухе бетон дает усадку, т.е. сжимается. Из-за этого возникают усадочные напряжения и трещины, которых можно избежать, разрезая большие конструкции усадочными швами. Например, при усадке конструкции 0,3 мм/м в постройке длиной тридцать метров усадка бетона составит около 10 мм.

 Морозостойкость

Морозостойкость бетонной смеси определяют, замораживая ее при т-ре 15-20 градусов. Этот показатель напрямую зависит от качества материалов, которые применялись в бетонной смеси, и от капиллярной пористости бетона. Чем меньше капиллярная пористость, тем выше устойчивость к промерзанию (в идеале пористость должна быть менее 7%).

Водонепроницаемость

Чем меньше объем капиллярных микропор, тем ниже водонепроницаемость и тем выше морозостойкость. Чтобы уменьшить проницаемость воды, в бетонную смесь вводят алюминат натрия и особые водофобизующие  составы. Бензин и керосин имеют меньшее по сравнению с водой натяжение, и потому они беспрепятственно проникают в бетон.

Применение химических добавок – это самый эффективный на сегодняшний день способ регулирования физико-механических свойств бетонной смеси. Около 70% объема бетона укладывается с их применением. При этом решается основная задача: изготовление конструкций с прогнозируемыми свойствами при минимальных затратах всех видов ресурсов. Научные технологии бетона дело нынешнего и будущего дня в строительстве.

Механические свойства бетонов

Категория: Бетонные работы

Механические свойства бетонов

Прочность — свойство бетона сопротивляться разрушению от действия внешних нагрузок — характеризуется прочностью цементного камня и его сцепления с заполнителем. Как уже отмечалось, бетон относится к материалам, которые хорошо воспринимают сжимающие усилия и плохо сопротивляются растяжению. Поэтому строительные конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал нагрузки сжатия. Для восприятия растягивающих нагрузок конструкции армируют. Арматура обладает высоким сопротивлением растяжению.

Разрушение бетона начинается с разрушения наименее прочной составляющей — цементного камня или зоны контакта цементного камня и заполнителя. Испытания образцов под нагрузкой показывают, что в зависимости от свойств цементного камня и заполнителя возможны следующие случаи разрушения образцов:
— если прочность заполнителя выше прочности цементного камня, разрушение происходит по цементному камню и не затрагивает крупный заполнитель;
— если прочность цементного камня выше прочности заполнителя, разрушение происходит по заполнителю.

Большое влияние на прочность бетона оказывают плотность и однородность цементного камня. Вследствие неоднородности материала в бетоне появляются зоны высокой концентрации напряжений, которые приводят к образованию трещин. Процесс разрушения бетона очень сложен. Советские ученые О. Я- Берг, А. Е. Шейкин, Б. Г. Скрамтаев и другие разработали ряд рабочих гипотез, позволяющих достаточно точно описать явление разрушения бетона.

Определить прочность бетона можно как на образцах, так и непосредственно в изделиях и конструкциях. Образцы для испытаний могут изготовляться из бетонной смеси, а также извлекаться сверлением и пилением из затвердевшего бетона. Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 10180—78.

Образцы изготовляют и хранят в условиях, близких к условиям твердения конструкции или сооружения. Прочность определяют, испытывая кубы с ребрами 7, 10, 15 и 20 см или цилиндры диаметром (D) 7, 10, 15 и 20 см и высотой, равной двум диаметрам (H=2D).

При определении прочности на сжатие R6 за эталон (образец базового размера) принимают куб с ребром 15 см/

Прочность бетона на сжатие в 28-суточном возрасте при нормальных условиях твердения выражается в МПа. В зависимости от показателя прочности бетоны разделяются на классы (СНиП 2.03. 01—84): В1; В 1,5; В2; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В35; В40; В45; В50; В55; В60. Для перехода от класса бетона В к средней прочности бетона (МПа) необходимо В разделить на коэффициент 0,778. Например, для класса В5 средняя прочность 5/0,778=6,43 МПа.

Рис. 1. Схема разрушения бетонных образцов по цементному камню (а) и с разрывом зерен заполнителя (б)

Рис. 2. Зависимость прочности бетона от водоцементного отношения

Прочность и класс бетона находятся округленно в следующих соотношениях: В7,5 соответствует прочности 10 МПа; В10 — 15 МПа; В15 —20; В25 — 30; В35 — 40; В40 — 50; В45— 60 МПа.

Рассмотрим факторы, влияющие на прочность бетона.
1. Водоцементное отношение В/Ц, которое характеризует пористость цементного камня в бетоне. С увеличением количества воды, взятой для приготовления бетонной смеси, при одном и том же количестве цемента прочность бетона снижается (рис. 2). Объясняется это тем, что для твердения цемента требуется 20…25% воды от его массы, что соответствует В/Ц=0,2…0,25. Но такая смесь получается сухой и трудноукладываемой. Поэтому для повышения удобоукладываемости расход воды увеличивают. Избыток воды испаряется, оставляя воздушные поры, которые ослабляют прочность цементного камня. Для монолитного строительства требуется использование бетонных смесей достаточно высокой подвижности. Это позволяет облегчить ее укладку. Для бетонов на плотных заполнителях В/Ц принимается 0,4…0,6, а для бетонов на пористых легких заполнителях — 0,5…0,7.
2. Качество заполнителя и цемента. Материалы подразделяют на высококачественные (щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и зернового состава, портландцемент высокой активности), рядовые и низкого качества (крупный заполнитель низкой прочности, мелкие пески с содержанием пыли и органических примесей, цементы низкой активности). Высокопрочные бетоны можно получать только с использованием высококачественных заполнителей и высокомарочных цементов. Снижение качества заполнителей непременно приводит к резкому снижению физико-механических и эксплуатационных характеристик бетонов и конструкций в целом.
3. Форма зерен заполнителя. Зерна с более окатанной поверхностью обладают меньшим сцеплением с цементным камнем по сравнению с зернами остроугольной неправильной формы.
4. Степень однородного перемешивания составляющих.
5. Условия транспортирования и уплотнения. При транспортировании и укладке бетонная смесь не должна высыхать, замерзать, чрезмерно увлажняться и расслаиваться, т. е. крупный заполнитель не должен оседать, а цементное тесто и вода подниматься на поверхность.
6. Условия твердения: влажность и температура окружающей среды. Для нормального твердения бетонов на портландцементе и других гидравлических вяжущих требуется высокая влажность, при которой вода из бетона не будет испаряться. Влажные условия твердения создают поливкой бетонных конструкций водой, покрытием специальными эмульсиями и пленками, предотвращающими испарение воды из бетона.

Набор прочности во времени происходит за счет увеличения прочности цементного камня и сил сцепления между цементным камнем и заполнителем. После укладки бетона в конструкцию в начальный период прочность растет интенсивно, а в последующем замедляется.

Влияние температуры на набор прочности бетона рассмотрим на графике: повышение температуры значительно ускоряет набор прочности (кривая 2), а понижение (кривая 3)—замедляет. Особое влияние на набор прочности оказывает раннее замораживание бетонной смеси (кривая 4). Оттаявшая бетонная смесь плохо набирает прочность, что приводит к опасным последствиям: если бетон не наберет достаточной прочности, конструкция может разрушиться.

Рис. 3. Влияние температуры окружающей среды на интенсивность набора прочности бетона: / — при 15…20° С, 2 —при 40° С, 3 — при 12° С, 4 — при замораживании и дальнейшем оттаивании ных включений удаляется. Качество уплотнения оценивают коэффициентом уплотнения /Супл=р/ер, где q — действительная плотность, qp — расчетная. Обычно /(уш]=0,97…0,98.

Водонепроницаемость зависит от пористости и структуры пор (замкнутые, капиллярные или сообщающиеся) бетона. Микропоры и капилляры размером более Ю-5 см доступны для фильтрации воды. Пористость бетона уменьшается при понижении В/Ц, увеличении гидратации цемента, применении вибрации при укладке смеси.

Испытания на водонепроницаемость (ГОСТ 1273.5—84) проводят на образцах-цилиндрах, диаметр и высота которых равны 150 мм. Подготовленные образцы устанавливают в испытательный прибор, в котором к нижней поверхности образца подводится под заданным давлением вода. Наблюдая за верхней плоскостью, фиксируют момент начала просачивания воды через бетон. Испытания начинают при давлении 0,1 МПа, а затем его повышают по 0,1 МПа через каждые 8 ч.

В некоторых случаях к бетонам предъявляют требования по газопроницаемости, так как газы существенно влияют на протекание процессов коррозии бетона и стали.

Для повышения непроницаемости бетоны пропитывают специальными составами; вводят в смеси специальные вещества из термопластичных полимеров; покрывают поверхности бетона пленкообразующими составами; пропитывают бетон мономером с последующей его полимеризацией. Все эти средства повышают непроницаемость бетонов и повышают их долговечность и эксплуатационную стойкость.

Морозостойкость — способность бетона выдерживать многократное замораживание и оттаивание. Перед испытаниями бетон насыщают водой. При замерзании вода в порах бетона увеличивается в объеме на 9% и вызывает большие внутренние напряжения, которые постепенно разрушают его структуру: сначала образуются мелкие трещины и разрушаются поверхностные слои, а затем и более глубокие.

Морозостойкость оценивают по числу циклов замораживания и оттаивания, при которых масса образца изменяется не более чем на 5%, а его прочность снижается не более чем на 15%.

При испытании кубы замораживают в течение 4 ч (не менее) при температуре —15° С, затем оттаивают их в ванне с водой при /=15…20° С также не менее 4 ч. Ускоренный способ предусматривает замораживание образцов при t=—50° С. По морозостойкости тяжелые бетоны делят на следующие марки: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500 (цифры обозначают число циклов замораживания и оттаивания). Для мелкозернистых и легких бетонов кроме указанных введены марки F25 и F35, а для ячеистых — F15.

Для повышения морозостойкости в бетонную смесь вводят воздухововлекающие добавки, которые способствуют образованию в бетоне воздушных пор. В порах замерзшая вода перераспределяется и внутреннее давление снижается.

Морозостойкость повышается также при увеличении плотности бетона и снижении В/Ц.

В настоящее время созданы бетоны с морозостойкостью 600…800 циклов (например, уплотненные прессованием бетоны на мелкозернистых заполнителях—песках).

Современная технология позволяет получать бетон высокой плотности, обеспечивающей низкую водопроницаемость и соответственно высокую морозостойкость. Такие бетоны необходимы для сооружения плотин, дорожных покрытий, резервуаров и др.

Бетонные работы — Механические свойства бетонов

Физические свойства бетона и вода

Вода, взаимодействуя с бетоном, способна повлиять на его технические характеристики, что происходит благодаря структурным изменениям материала. При этом изменяются такие свойства бетонной смеси, как водонепроницаемость и расположенность к впитыванию воды, степень насыщения влагой и подверженность размягчению, показатели проводимости и отдачи влаги бетоном, а так же показатели деформирования, напрямую связанные с увлажнением и дальнейшим высыханием бетонного состава.

Бетонная смесь поглощает воду из-за своей капиллярной структуры. Бетон как пористый материал, контактируя с водой, поглощает ее из внешней среды. Абсорбция влаги происходит в том случае, если количество влаги во внешней среде превышает показатель влажности самого бетона. Таким образом, материал накапливает воду, со временем количество внутренней влаги материала приравнивается к влажности окружающей среды, достигается состояние так называемой сорбционной влажности. Сравнивая обычный бетон с более плотными наполнителями, приходят к выводу о том, что его сорбционная влажность намного ниже, поэтому его, как правило, не принимают во внимание. Для уплотнения структуры в легкие виды бетона различные виды пористых наполнителей, в таком композитной смеси сорбционная влажность может составлять от 4 до 8%, а показатель для ячеистого бетона порой превышает 20%.

При выпадении атмосферных осадков или попадании воды любым другим способом влага поглощается через поры бетона. Такой способ насыщения бетона влагой называют капиллярным подсосом. Он представляет собой движение мельчайших частиц воды по капиллярам материала, что становится возможным благодаря диффузии. От данного свойства невозможно избавиться даже при производстве самых плотных сортов бетона, при конкретных показателях влажности и температуры даже прочнейшие цементный камень и бетон обладают диффузией. У тяжелых сортов бетона максимальный объем возможного насыщения водой составляет 4 – 8% от общего веса, этот же показатель легкого бетона прямо пропорционален доли пористых наполнителей в его составе.

Излишнее увлажнение бетонной смеси может привести к серьезному падению прочности конструкций. Дабы количественно измерить возможное влияние требуется определить такой показатель, как коэффициент размягчения. Для тяжелых бетонов на цементной основе он достигает 0,85 – 0,9, а для бетонных смесей на гипсовой основе равен 0,35 – 0,45. Переувлажненность, и возможная последующая пересушенность, материала, возможно, станет причиной различных деформаций. В большинстве случаев они обратимы, однако, не следует забывать, что слишком частое воздействие на структуру бетона станет причиной обрыва структурных связей его компонентов, что негативно скажется на прочности сооружений.

В настоящее время бетон, не обладающий проницаемостью в условиях рабочего гидростатического давления. Мы доставим такие марки бетона, в которые не способна просочиться вода при эксплуатации в определенном утвержденной методикой давлении и влажности.

В процессе производства бетон повышает плотность смеси и увеличивает толщину бетонных элементов, осуществляет мероприятия по максимальному сжатию материала.

Похожие статьи

Физические свойства бетона | SpringerLink

Chapter

Первый онлайн: 06 марта 2019

Abstract

Свойства бетона в двух состояниях, пластическом и затвердевшем, имеют жизненно важное значение для инженера. Процесс дозирования, смешивания, транспортировки, укладки, уплотнения и доводки бетона до пластического состояния серьезно влияет на свойства затвердевшего бетона.

В этой главе рассматриваются физические свойства бетонного покрытия: удобоукладываемость, сегрегация, просачивание, усадка, воздухововлечение, прочность, долговечность, проницаемость и пористость, модуль упругости, коэффициент Пуассона, ползучесть и термические свойства бетона.

В этой главе также описываются испытания бетона в пластичном и затвердевшем состояниях, различные типы измерений для определения удобоукладываемости и содержания воздуха в бетонном покрытии: метод давления, объемный метод, метод индикатора воздуха Чейса, гравиметрический метод и анализатор воздушных пустот.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Библиография

1. 1.

   Mehta, P.K. и Монтейро, П.Дж.М., БЕТОН — микроструктура, свойства и материалы, McGraw Hill, 3-е издание, 2006 г.

   Google Scholar

2. 2.

   ACI 309. l R-93 (пересмотрено в 2008 г.), Поведение свежего бетона при вибрации.

   Google Scholar

3. 3.

   BS 1881, Часть 103-1993 Испытание бетона — метод определения коэффициента уплотнения (заменен BS EN 12350-4-2009).

   Google Scholar

4. 4.

   ASTM C143-90a (пересмотренный 2015a), Метод испытаний на оседание портландцементного бетона.

   Google Scholar

5. 5.

   Канадская ассоциация стандартов — CSA- A23.2-14, Методы испытаний и стандартные практики для бетона.

   Google Scholar

6. 6.

   Стандартные спецификации провинции Онтарио — OPSS 1350, Спецификации материалов для бетонных материалов и производства, 1996.

   Google Scholar

7. 7.

   ASTM C78-84 (пересмотренный 2018), Тест на Прочность бетона на изгиб.

   Google Scholar

8. 8.

   A.M. Невилл — Свойства бетона; Pearson Education Limited England — 5

   ^th

   Edition 2011.

   Google Scholar

9. 9.

   ASTM C496-90 (пересмотрено в 2017 г.), Испытание на растяжение при разделении. Прочность цилиндрических образцов бетона.

   Google Scholar

10. 10.

    M.L. Гамбхир, Concrete Technology, TATA McGraw Hill, Индия, 1989.

    Google Scholar

11. 11.

    CTL Group — Ультразвуковая скорость импульса — Проверка пульса бетона — Скоки, Иллинойс 60077 США —

    www.ctlgroup.com

12. 12

    Министерство транспорта Миннесоты США, «Свойства и обозначения смесей» — Руководство по бетону, сентябрь 2003 г.

    Google Scholar

13. 13.

    Цементная ассоциация Канады — CSA- A23.3-04- Справочник по бетонному дизайну, Канада, 2006 г.

    Google Scholar

14. 14.

    ACI 305R-91 (пересмотрено в 2010 г.),

    Hot

    Weather

    Бетонирование. Google Scholar

15. 15.

    P.C Aitcin, A.M. Невилл и П. Аакер, Комплексный взгляд на деформацию усадки. Журнал ACI, Concrete International, Vol. 19, No. 11, ноябрь 1997 г.

    Google Scholar

16. 16.

    Питер Х. Эммонс, Concrete Repair & Maintenance Illustrated, RS Means Company, Inc. США, 1993.

    Google Scholar

17. 17.

    ACI 318-08 (редакция 2014 г.): Требования строительных норм и правил для конструкционного бетона и комментарии.

    Google Scholar

Информация об авторских правах

© Springer Nature Switzerland AG 2019

Авторы и аффилированные лица

Свойства бетона в строительстве | Профессиональный совет

Компания Concrete Flooring Solutions гордится своим многолетним опытом в поставке и установке высококачественных, износостойких бетонных полов.Это время позволило нам усовершенствовать навыки и услуги, которые мы предоставляем нашим клиентам по всей Великобритании, включая квалифицированные ответы на любые их вопросы о наших продуктах или свойствах бетона, в строительстве и в целом. Как профессионалы, обладающие обширными знаниями о том, что мы продаем, мы более чем рады ответить на этот вопрос и подробно описали структурные свойства бетона ниже.

Если вы искали прочный пол, который легко чистить, поддерживать в обслуживании и который сделан из строительных материалов, которые, как вы знаете, будут долговечными, свяжитесь с нами сегодня.Мы знаем, что наши дружелюбные сотрудники могут помочь вам заказать пол, который вам нужен для вашего рабочего проекта, от обсуждения конкретных требований вашего участка вплоть до планирования отделки пола для конечного результата, который вы вообразили.

Каковы свойства бетона?

Чтобы успешно использовать бетон в строительном проекте, вы должны знать его свойства. Как эксперты в области бетонного строительства, мы уже знаем о структурных свойствах бетона и рады обсудить их с клиентами, когда они обращаются к нам.

Свойства бетона в строительстве перечислены ниже:

Свойства бетона: прочность

Пожалуй, наиболее широко известным свойством бетона в затвердевшем состоянии является его прочность, которая подразделяется на четыре типа:

• Компрессионный
• Растяжение
• Изгиб
• Ножницы

На сжатие

Прочность бетона на сжатие считается одним из важнейших структурных свойств.В соответствии с промышленным стандартом бетон классифицируется по разным маркам. Эти классы основаны на прочности материала на сжатие, когда его образец превращается в куб или цилиндр. Согласно британскому стандарту прочность образца цилиндра должна составлять три четверти прочности куба.

Растяжение

Прочность на растяжение обычного бетона низкая и составляет от семи до десяти процентов прочности на сжатие. Он измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения.

Изгиб

Прочность на изгиб в обычном бетоне почти полностью зависит от прочности на разрыв. Это мера сопротивления неармированной бетонной балки или плиты разрушению при изгибе.

Ножницы

Это реальный коэффициент, определяющий прочность на сжатие коротких колонн. Средняя прочность бетонной смеси на сдвиг варьируется от примерно половины прочности на сжатие, если смесь прочная, до 0.8 от прочности на сжатие, если смесь считается бедной.

Возраст и прочность бетона

Как часть прочностных свойств бетона, в промышленности известно, что бетон становится прочнее с возрастом. В течение первых 28 дней после укладки он наберет 70-75% своей окончательной прочности. Этот показатель увеличивается до 90–95% в течение одного года.

Настоятельно рекомендуется проверить пригодность бетона до получения результатов первых 28-дневных испытаний.Однако, если вы решите нанять нас для завершения бетонного пола, вам не придется беспокоиться об этом самостоятельно. Поскольку мы являемся профессиональными подрядчиками по укладке бетонных полов, бетон, который мы поставляем и устанавливаем, всегда будет подходить для собственности, над которой работают наши команды.

Свойства бетона: прочность

Долговечность бетона — это свойство, определяющее, может ли он выдерживать условия, в которых он был спроектирован, чтобы выдерживать без разрушения в течение ряда лет.Бетону может не хватать прочности из-за факторов, вызванных внешними факторами, такими как окружающая среда, или внутренними факторами, такими как дефекты в бетоне. Эти причины могут быть физическими, химическими или механическими.

Свойства бетона: удобоукладываемость

Насколько прочна бетонная смесь, можно в значительной степени определить по степени ее уплотнения. Таким образом, чрезвычайно важно, чтобы консистенция используемой смеси означала, что бетон можно было доставить, установить и закончить быстро и легко, без расслоения.Бетонные смеси, которые могут это сделать, называются «работоспособными» смесями, и на этот статус влияют следующие факторы:

• Пропорции смеси
• Размер и форма агрегатов
• Сортировка и текстура поверхности заполнителей
• Содержание воды
• Применение добавок
• Использование дополнительных материалов
• Температура
• Время

Чтобы определить удобоукладываемость как свойство бетона, часто проводят испытание на осадку.Это измеряет легкость, с которой смесь течет, и может указывать на неправильное перемешивание партии.

Свойства бетона: упругие свойства

Упругие свойства бетона будут варьироваться в зависимости от состава используемой смеси, возраста бетона и интенсивности нагрузки.

Свойства бетона: непроницаемость

Обеспечение непроницаемости бетонной смеси жизненно важно, поскольку проницаемый бетон может оставаться открытым для проникновения материалов, которые могут повлиять на его долговечность.Это становится особенно важным для свойств железобетона, поскольку вода, мороз и воздух могут привести к коррозии стальных армирующих волокон, смешанных с материалом. Поскольку сталь расширяется в результате коррозии, это может привести к растрескиванию и повреждению бетона.

Бетонный пол, имеющий трещины и повреждения изнутри, в конечном итоге станет структурно несостоятельным, что может вызвать проблемы с безопасностью и определенно потребует замены пола.Чтобы сэкономить время и деньги, которые были бы потрачены впустую на несовершенную бетонную смесь, настоятельно рекомендуется обратиться в профессиональную бетонную компанию, которая выполнит за вас работу.

Свяжитесь с нами сегодня, если вы хотите, чтобы ваш бетонный пол отвечал самым высоким стандартам и был непроницаемым. Мы знаем и понимаем свойства железобетона и можем убедиться, что ваши полы укладываются именно так, как они должны быть.

Свойства бетона: сегрегация

Отделение крупного заполнителя от остальной бетонной массы называется расслоением.Это происходит и увеличивается, когда бетонная смесь и слишком скудная, и слишком влажная, или когда используется крупный заполнитель с грубой текстурой. Вы можете избежать этой проблемы при смешивании бетона с помощью:

• Добавление небольшого количества воздухововлекающих добавок в смесь
• Ограничение количества воды, наливаемой в смесь
• Обеспечьте осторожность при погрузочно-разгрузочных работах, укладке и уплотнении — особенно нельзя допускать падения бетона с большой высоты

Свойства бетона: кровотечение

После того, как бетон был уложен, вода обычно поднимается на поверхность в процессе, известном как кровотечение.Когда он это делает, он часто будет уносить с собой частицы песка и цемента, образуя слой накипи, называемый молочком. Эту проблему можно уменьшить или избежать с помощью:

• Добавление цемента в смесь
• Использование цемента более мелкого помола
• Использование минимального количества воды, необходимого для правильно разработанной смеси
• Использование более мелкого заполнителя
• Использование небольшого количества воздухововлекающего агента

Свойства бетона: усталостные

При изгибе обычный бетон проявляет усталость.На способность бетона противостоять изгибу указывает уже установленный предел выносливости. Значение этого предела зависит от количества повторений и силы.

Мы профессиональные подрядчики по бетону

В Concrete Flooring Solutions мы имеем более трех десятилетий опыта в поставке и установке лучших бетонных полов на рынке Великобритании. Таким образом, у нас было время для улучшения и развития наших знаний о бетоне, включая свойства бетона в строительстве и любые изменения, когда свойства относятся к железобетону.Мы знаем, как эти свойства проявляются, и мы знаем, как применить их к любому новому бетонному полу, который вы хотите установить.

Связаться

Если вы искали новый пол для работы или домашнего проекта, который, как вы знаете, будет долгим, свяжитесь с нами сегодня. Наши сотрудники могут обсудить, какой этаж вам нужен, до того, как мы приступим к выполнению вашего заказа, прежде чем мы приедем к вам на место, чтобы выполнить быструю и профессиональную установку.

Мы хотим, чтобы у наших клиентов была лучшая продукция, поэтому мы делаем все возможное, чтобы гарантировать, что мы всегда будем поставлять только бетон, соответствующий отраслевым стандартам.Чтобы узнать больше об этом или о каких-либо свойствах бетона в затвердевшем состоянии, позвоните нам сегодня. Мы готовы ответить на любые ваши вопросы.

(PDF) ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА, ВКЛЮЧАЯ ПРОМЫШЛЕННЫЕ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ТЕКСТИЛЬНЫЕ ОТХОДЫ

IJRET: Международный журнал исследований в области техники и технологий eISSN: 2319-1163 | pISSN: 2321-7308

_______________________________________________________________________________________

Том: 04 Выпуск: 07 | Июль 2015 г., доступно по адресу http: // www.ijret.org 175

6. ВЫВОДЫ

Для защиты окружающей среды

и хорошего использования отходов и

улучшают свойства бетона. Было проведено разрушающее испытание

на образце бетона, смешанном с этими отходами (

сизаль, лен,

стекловолокно и ковровые отходы волокна

) с различными соотношениями, результаты испытаний

можно кратко изложить в следующих пунктах:

[1] Различия в плотности и коэффициенте водопоглощения

натуральных волокон намного выше, чем у

промышленных волокон.Различия в основном связаны с

свойствами волокон, о которых сообщают многие другие исследователи

. Это может вызвать проблемы с контролем качества

.

[2] Для достижения требуемого уровня удобоукладываемости

, определяемого величиной осадки 10 ± 2 см, дозировка суперпластификатора

должна быть значительно увеличена за счет увеличения процента замены волокон

в бетоне. смеси.

[3] Бетон, смешанный с волокнами, требует большего количества воды

смесей и пластификаторов, фибробетон требует длительного времени

для отверждения.Волокна, добавленные в бетонные смеси, которые впитывают много воды

, содержат лен, затем сизаль,

, затем отходы ковровых покрытий и, наконец, стекловолокно.

[4] Прочность на сжатие увеличилась для всех смесей

, содержащих 0,5% волокон (стекловолокно, отходы ковровых покрытий,

сизалевое волокно и льняное волокно), увеличилось на 11:20%,

При добавлении цемента с содержанием 350 и 400 кг

/ м3.

[5] Бетон, содержащий волокна, показывает хорошее сопротивление

энергии удара.Стекловолокно и отходы ковровых покрытий

Устойчивость

в восемь раз выше, чем у сизаля и льна.

[6] Волокна, добавленные в бетон, уменьшают тепловую проводимость

примерно на (20,23,25 и 28)% для стекловолокна

, отходов ковровых покрытий, сизаля и льна,

соответственно.

[7] Бетон, содержащий волокна

, имеет наивысшую стойкость к трещинам, возникающим при сухой усадке.

Стекловолокно и отходы ковровых покрытий имеют более высокую стойкость

к трещинам, возникающим при усадке, по сравнению с отходами

, смешанными с сизалем и льняным волокном.

[8] Прочность на сжатие при 200 ºC увеличилась на (5: 7)

% без изменения цвета бетона.

При 350 ºC прочность на сжатие снизилась на

почти на 15-30%, при этом цвет бетона красный. При

500 ºC прочность на сжатие снизилась на

почти на 53-80% с изменением цвета бетона

с наклонного на красный.

ССЫЛКИ

[1] Х. Мохаммад Хоссейни, A.S.M.Абдул Аваль,

«Физические и механические свойства бетона

, содержащего волокна из отходов промышленных ковров»,

International Journal of Research in Engineering

and Technology, 2 (12), (2013), стр (464: 468) .

[2] Сасват Мохапатра, «Оценка эффективности

льняного волокна в SMA Mix с использованием шлака в качестве замены заполнителя

», Национальный институт технологий

, Руркела, (2013).

[3] Флавио де Андраде Силва, Никхилеш Чавла и

Ромильдо Диас де Толедо Филью, «Поведение при растяжении

высокоэффективных натуральных (сизалевых) волокон»,

Composites Science and Technology, 68, (2008),

pp (3438: 3443)

[4] Дешмук С.Х., Бхусари Дж. П. и Зенде AM, «

Влияние стеклянных волокон на обычный портландцемент

цементный бетон», IOSR Journal of Engineering,

2 (6) , (2012), стр (1308: 1312).

[5] Кавкаб Хабиб Аль Рави и Мослих Амер Салих

Аль Хафаги, «Влияние добавления сизалевого волокна и

иракского боксита на некоторые свойства бетона»,

Технический институт Вавилона, (2009), стр. (16 ).

[6] ESS 4756-1 / (2007, «b»), Египетский стандарт

Спецификация

-Цементно-физико-механические

испытания.

[7] ESS 1109 / (2002), Египетский стандарт

Спецификация

— Заполнители для бетона.

[8] Д. Седан, К. Пагну, А. Смит и Т. Шотар,

«Механические свойства цемента, армированного конопляным волокном

: влияние взаимодействия волокна и матрицы

», Journal of the European Ceramic Общество, 28

(2008), стр (183: 192).

[9] Либо Ян, Навави Чоу и Кришнан

Джаяраман, «Льняное волокно и его композиты — обзор A

», Composites Journal: Part B, 56, (2014),

pp (296: 317).

[10] Ихрам Фараон Мулла, «Использование изготовителя волокна

для армирования бетона в деталях подвергается

нагрузкам строительства», Факультет инженерии

, Багдадский университет, стр (1: 8).

[11] Ахмед Мохамед Даб, «Основы технологии бетона

», Инженерный колледж,

Александрийский университет, 2010, Египет.

[12] ACI 224.1R-93, «Причины, оценка и ремонт

трещин в бетонных конструкциях», повторно утверждено

1998, стр (1:15).

[13] C. He, E. Makavicky и B. Osback, «Термическая стабильность

и пуццолановая активность кальцинированного каолина

», (Appl. Clay Sci. 9), стр. 165–187,

( 1994).

[14] DJ Naus, «Влияние повышенной температуры

на бетонные материалы и конструкции — Обзор литературы

», стр (5:20), 2005 г.

БИОГРАФИИ Ашраф Мохамед Хенигал

Доцент структурных

Инженерное дело, факультет гражданского строительства

Строительно-архитектурный,

Факультет производственного образования,

Суэцкий университет, Египет.

Фокия Фахим Эль-Хабиби

Профессор и руководитель отдела текстиля

инженерного факультета факультета

Инженерия, Университет Мансура,

Египет.

Свойства бетона — обзор

11.4.1 Физические свойства HVFAC

Наиболее важными физическими свойствами бетона, которые необходимо оценить, являются удобоукладываемость, просачивание и расслоение, время схватывания, содержание воздуха и теплота гидратации.

Часто утверждают, что в целом использование FA в бетоне снижает потребность в воде для данной обрабатываемости (Jiang and Malhotra, 2000; Kim et al., 2012а, б). Практически невозможно определить взаимосвязь между характеристиками ТВС и удобоукладываемостью бетона из-за большого количества факторов, влияющих на удобоукладываемость HVFAC: тип заполнителя и плотность упаковки, объем пасты, соотношение вода / КМ, крупность ТВС и количество несгоревшего углерода, частицы ТВС. форма, размер, состояние поверхности и т. д. (Bentz et al., 2012; Jiménez-Quero et al., 2013; Lee et al., 2003).

Влияние FA на водопотребность и удобоукладываемость достигается за счет следующих механизмов.В основном сферические и гладкие частицы FA уменьшают трение в бетонной смеси за счет эффекта шарикоподшипника (Jiménez-Quero et al., 2013). Следовательно, потребность в воде снижается, поскольку частицы приобретают более сферическую форму и гладкие (Cabrera et al., 1986). Благодаря эффекту разбавления мелкие частицы FA предотвращают флокуляцию цемента, то есть FA предотвращает формирование блоков цемента (Lee et al., 2003). Плотность FA ниже, чем у цемента, как упоминалось ранее. Соответственно, объем пасты в смеси увеличивается, что положительно влияет на удобоукладываемость бетона (Lee et al., 2003). Если частицы FA имеют одинаковый или меньший размер по сравнению с частицами цемента, его использование увеличивает плотность упаковки бетона, действуя как наполнитель (Scrivener et al., 2015; Moosberg-Bustnes et al., 2004; Wang et al., 2004 г.). Как правило, мелкие частицы FA заполняют пустоты между твердыми частицами и, таким образом, требуют меньше воды для смазки смеси (Kwan and Chen, 2013; Lee et al., 2003). Плотность упаковки частиц в HVFAC зависит от гранулометрического состава агрегата и ЖК.С увеличением крупности ТВС увеличивается и плотность упаковки бетона. С другой стороны, более высокая дисперсность означает более высокую удельную поверхность и может привести к увеличению потребности в воде для смазки частиц ТВС. Двойной эффект крупности FA указывает на необходимость тщательной оценки гранулометрического состава. Теоретически хорошей упаковки можно добиться с частицами FA мельче, чем цемент, но оптимальный (минимальный) размер является предметом анализа. Кван и Чен (2013) пришли к выводу, что лучший эффект на удобоукладываемость оказывают частицы меньшего размера, чем цемент, но более крупные, чем частицы микрокремнезема.

Как указывалось ранее, можно сделать вывод, что в зависимости от своих свойств FA оказывает пластифицирующее действие на удобоукладываемость. С другой стороны, наблюдается, что HVFAC с более крупной FA демонстрирует более низкую обрабатываемость из-за большой доли частиц размером более 45 мкм (Owens, 1979). Неблагоприятное влияние на удобоукладываемость также наблюдается при наличии в ТВС пористых частиц несгоревшего углерода (ПНУ), которые поглощают часть воды в смеси (Alaka and Oyedele, 2016). Пластифицирующий эффект FA также зависит от соотношения вода / CM и количества FA, используемого в бетоне.Оптимальное количество FA для этого эффекта зависит от свойств FA и цемента и различается от случая к случаю (Wesche, 2004). Также наблюдается, что при увеличении количества FA в бетоне он становится «более липким» с ярко выраженными тиксотропными свойствами: во время перемешивания он ведет себя очень текучим образом, а когда перемешивание прекращается, поверхностная жесткость затрудняет удаление бетона из смесительного лотка. (Драгаш и др., 2016; Neundorf, Haebler, 2000).

Имея в виду большое количество CM и обычно низкое соотношение вода / CM, используемое в HVFAC, использование суперпластификаторов очень распространено.Обычная доза, используемая в цементном бетоне, составляет от 0,5% до 2,5% (The Concrete Institute, 2013). Однако в многочисленных исследованиях в HVFAC использовались более высокие количества суперпластификатора (Poon et al., 2000; Dinakar et al., 2008; Chen et al., 2013). С увеличением количества суперпластификатора в бетоне его действие уменьшается, но количество не влияет на механические свойства HVFAC (Alaka and Oyedele, 2016). В HVFAC использовался широкий спектр суперпластификаторов, и суперпластификаторы на основе поликарбоксилатов, по-видимому, лучше всего влияют на удобоукладываемость и более длительное удержание оседания (ACI, 2014).

Учитывая положительное влияние ТВС на удобоукладываемость бетона, он используется в качестве минеральной добавки, действующей как наполнитель в SCC: тип бетона, который течет под действием силы тяжести и не требует уплотнения под действием вибрации. Этот тип бетона обычно требует повышенного количества цемента, поэтому использование FA помогает снизить стоимость и тепло гидратации и улучшает удобоукладываемость (Ferraris et al., 2001; Bouzoubaa and Lachemi, 2001; Nehdi et al., 2004).

Помимо удобоукладываемости, добавка FA также влияет на стабильность смеси, т.е.е., кровотечение и сегрегация . Кровотечение — это форма сегрегации воды на поверхности свежего бетона из-за неспособности твердых частиц удерживать всю воду для затворения при отстаивании (Невилл, 1981). Сегрегация определяется как разделение конкретных составляющих таким образом, чтобы их распределение перестало быть однородным (Невилл, 1981). Большое количество отделенной воды влияет на соотношение вода / КМ на поверхности, снижая прочность и долговечность бетона. Кровотечение может наблюдаться в бетоне с высоким содержанием воды, низкой массой цемента и плохо гранулированными заполнителями (Poon et al., 2007). Принимая во внимание низкое соотношение вода / CM, увеличенный объем пасты и лучшую плотность упаковки HVFAC, он обычно более когезионный и снижает кровотечение и сегрегацию (Ferraris et al., 2001). Наряду с гладкими сферическими частицами FA и их смазывающим действием, HVFAC обычно демонстрирует лучшую прокачиваемость.

После перемешивания и укладки бетона начинается гидратация КМ, и удобоукладываемость бетона становится более жесткой. Жесткость бетона (цементного теста) называется временем схватывания и определяется начальным и конечным временем схватывания.Время начального схватывания определяет время, когда свежий бетон больше не может быть должным образом перемешан и уложен, т. Е. Начало затвердевания бетона. Время окончательного схватывания определяет начало развития механических свойств. Как начальное, так и конечное время схватывания в смесях HVFAC обычно задерживается по сравнению с RCC. Во-первых, задержка схватывания связана с уменьшением продуктов гидратации из-за меньшего количества цемента в HVFAC. Трудно дать оценку продолжительного времени схватывания из-за множества влияющих на него параметров; в основном, крупность и химический состав цемента и ТВС, влажность и температура окружающей среды.

Равина и Мехта (1986) пришли к выводу, что для одного и того же уровня замены цемента разные типы и количества FA вызывают различное замедление схватывания, доказывая, что FA влияет на время схватывания как на физическом, так и на химическом уровнях во время взаимодействия с цементом и водой. Установлено, что содержание щелочей и сульфатов в ФА влияет на время схватывания. FA с большим количеством щелочей, как правило, имеет быструю настройку, иногда даже «вспышку». Напротив, более высокий уровень сульфатов вызывает замедление схватывания (Ravina and Mehta, 1986).Время схватывания FA класса C обычно труднее предсказать из-за положительного влияния его гидравлических характеристик и, как правило, большего количества сульфатов, стимулирующих замедление (Ravina and Mehta, 1986; Naik and Singh, 1997).

Как правило, по мере увеличения уровня замещения цемента и соотношения вода / КМ увеличивается и время схватывания без замедления процесса гидратации (Duran-Herrera et al., 2011; Huang et al., 2013). Это свойство бетона важно для динамики работы строительной отрасли (особенно влияя на отделку плит перекрытия), поэтому его следует определять для каждой комбинации ТВС и цемента.Время схватывания HVFAC можно ускорить, используя более мелкий цемент (быстросхватывающийся цемент), более мелкую ТВС с низким содержанием сульфата и адекватные температуры отверждения.

Еще одним важным свойством свежего бетона является его содержание воздуха . В целом, HVFAC имеет меньше увлеченного воздуха по сравнению с RCC (обычно 1–3%). Бетон FA имеет количество захваченного воздуха, уменьшенное примерно на 0,5% –1% (Lane, 1983) из-за влияния количества, типа, крупности и LOI FA. Более низкое содержание воздуха в HVFAC является следствием более высокой крупности FA по сравнению с цементом и, следовательно, лучшей упаковки частиц (Bouzoubaâ et al., 2001) с тенденцией к снижению с увеличением количества ЖК (Duran-Herrera et al., 2011). Содержание воздуха является важным фактором, особенно влияющим на устойчивость бетона к замерзанию / оттаиванию, поэтому в некоторых случаях необходимо использование воздухововлекающих агентов (AEA) в HVFAC. Европейский стандарт EN 206-1 (CEN, 2011a) определяет минимальное содержание воздуха в бетоне, подвергаемом замораживанию / оттаиванию для более тяжелых классов воздействия, равным 4%. Для достижения этого, как правило, HVFAC требует больше AEA по сравнению с цементным бетоном (Van Den Heede et al., 2013). На это в основном влияет повышенное поглощение AEA пористыми несгоревшими частицами углерода. Для FA с более высоким LOI и тонкостью обычно требуется большее количество AEA (Bouzoubaâ et al., 2000).

Гидратация цемента — экзотермический процесс. Когда FA используется для замены цемента в портландцементном бетоне, скорость выделения тепла и общая теплота гидратации изменяются. Исследования показали, что повышение температуры, вызванное гидратацией HVFAC, может быть значительно уменьшено (Poon et al., 2000; Атиш, 2002; Duran-Herrera et al., 2011), что очень полезно при строительстве из массивного бетона.

Физические свойства бетона и его составляющих

Введение xi

Глава 1. Описание сыпучих материалов, определения 1

1.1. Введение 1

1.2. Плотность 2

1.3. Пористость сыпучего материала 4

1.4. Компактность 4

1.5. Коэффициент пустотности 5

1.6. Относительная компактность 6

1.7. Точка насыщения 7

1.8. Влажность 7

1.9. Соотношение между различными плотностями 12

1.10. Поглощение воды 12

1.11. Библиография 13

1.12. Упражнения 13

Глава 2. Гранулометрия 19

2.1. Введение 19

2.2. Характеристика формы зерен 21

2.3. Методы гранулометрического анализа 22

2.4. Детализация: представление результатов 40

2.5. Зернистость смеси заполнителя 46

2.6. Библиография 47

2.7. Упражнения 48

Глава 3. Удельная поверхность материалов 55

3.1. Определение 55

3.2. Расчет удельной поверхности сыпучего материала 57

3.3. Методы, основанные на измерениях проницаемости и пористости 59

3.4. Методы, основанные на адсорбции газа 70

3.5. Метиленовый синий тест для характеристики мелких частиц 78

3.6. Библиография 79

3.7. Упражнения 79

Глава 4. Пустоты в зернистых материалах и расположение зерен 87

4.1. Введение 87

4.2. Упаковка сфер (одномерная: Φ = 2R): теоретический подход и экспериментальные данные 88

4.3. Экспериментальные данные 95

4.4. Влияние формы зерна 97

4.5. Поиск максимальной компактности 98

4.6. Библиография 121

4.7. Упражнения 121

Глава 5. Пустоты в бетоне 129

5.1. Определения 129

5.2. Характеристика неоднородных материалов 133

5.3. Удельная поверхность пористых тел 136

5.4. Измерения пористости консолидированных материалов 139

5.5. Порометрия 145

5.6. Библиография 175

5.7. Упражнения 177

Глава 6. Основы диффузии 195

6.1. Основы диффузии 195

6.2. Диффузия в пористых средах 219

6.3. Измерение эффективного коэффициента диффузии в пористом веществе 228

6.4. Связь между эффективным коэффициентом диффузии и пористой структурой 245

6.5. Газодиффузия 256

6.6. Библиография 262

6.7. Упражнения 266

Глава 7. Проницаемость 279

7.1. Введение 279

7.2. Определение проницаемости материала 280

7.3. Измерение проницаемости 282

7.4. Взаимосвязь проницаемости и пористой структуры 296

7.5. Сушка бетона 303

7.6. Физические параметры и подход, основанный на характеристиках 307

7.7. Библиография 309

7.8. Упражнения 312

Индекс 333

СКОРОСТИ РАЗВИТИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕТОНА В РАННЕМ ВОЗРАСТЕ

Сообщается об исследовании улучшения физических свойств бетона с течением времени и экспериментальных результатах по развитию прочности на сжатие, прочности на растяжение при раскалывании, модуля упругости и коэффициента Пуассона.Результаты показывают, что модуль упругости развивается намного быстрее, чем прочность на растяжение или сжатие, которые развиваются примерно с той же скоростью. Коэффициент Пуассона существенно не изменился ни с богатством смеси, ни с возрастом бетона и не изменился заметно со временем через 6 часов. Период в течение первых 12 часов после заливки был периодом наиболее быстрого развития физических свойств.

• URL записи:
• URL записи:
• Наличие:
• Дополнительные примечания:
  • Этот документ опубликован в Протоколе транспортных исследований №1284, Цемент, добавки и бетон 1990. Распространение, размещение или копирование этого PDF-файла строго запрещено без письменного разрешения Транспортного исследовательского совета Национальной академии наук. Если не указано иное, все материалы в этом PDF-файле защищены авторским правом Национальной академии наук. Копирайт © Национальная академия наук. Все права защищены
• Авторов:
  • Олуокун, Фрэнсис А
  • Burdette, Эдвин G
  • Deatherage, Дж. Гарольд
• Дата публикации: 1990

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

• Регистрационный номер: 00605610
• Тип записи:
  Публикация
• ISBN: 030

  34

• Файлы: TRIS, TRB, ATRI

• Дата создания:
  31 марта 1991 г., 00:00

материалов | Бесплатный полнотекстовый | Физические свойства бетона, содержащего нанолисты оксида графена

Бетон, изготовленный из обычного портландцемента, является одним из наиболее широко используемых строительных материалов [1].В качестве конструкционного материала желателен бетон из-за его превосходной прочности на сжатие. Однако бетон имеет низкую пластичность, низкую прочность на растяжение и изгиб, а также плохую стойкость к образованию трещин [1]. Было предпринято множество попыток улучшить его свойства и характеристики путем добавления дополнительных вяжущих материалов (например, летучей золы, доменного шлака и т. Д.) И волокон (например, стекла и стали), но они не смогли должным образом улучшить его физические свойства и долговечность в наномасштабе [2,3].Обычный портландцемент является основным связующим, удерживающим песок и крупный гравий или дробленую породу вместе для производства бетона, когда вода добавляется для инициирования гидратации. Сообщается, что мировое производство цемента превысило 3600 миллионов тонн в год, из которых более 55% приходится на Китай с 2011 года [4]. На цементную промышленность приходилось от 15% до 20% выбросов ТЧ2,5 в Китае, от 3% до 4% выбросов диоксида серы и от 8% до 10% выбросов оксидов азота [5], что привело к сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. от цементной промышленности Китая.Достижения в области нанотехнологий могут создать возможности для улучшения свойств и характеристик цемента за счет включения наноматериалов [6]. Исследования показали, что добавление нанолистов из 0,05% оксида графена (GO) (по массе цемента) может эффективно увеличить прочность на сжатие и прочность на изгиб обычной пасты портландцемента на 15-33% и 41-58% соответственно. и предполагается, что это может быть связано с усиленным механическим сцеплением, взаимодействием между микротрещинами и нанолистами GO, ускорением процесса гидратации и образованием мощных межфазных сил между карбоксильными группами и продуктами гидратации [7].Такие наблюдения убедительно указывают на то, что нанолистный материал GO потенциально может играть роль в наноармировании композитов на основе цемента. На сегодняшний день большинство исследований сосредоточено на цементном тесте и цементном растворе, включая их физические свойства [8,9], долговечность [10,11,12,13] и реологические свойства [14,15]. Сообщалось о ограниченных результатах по физическим свойствам сверхвысокопрочного бетона (UHSC), включающего нанолисты GO [16], и сверхвысокопроизводительного бетона (UHPC), содержащего графеновые нанопластинки (GNP) [17] и графен [18].Лу и Оуян [16] продемонстрировали, что текучесть UHSC снизилась, а его прочность на изгиб и сжатие улучшилась с добавлением нанолистов GO с 0,00% до 0,03% по массе цемента. Прочность на сжатие UHSC, содержащего 0,01%, через 28 дней увеличилась на 7,82% по сравнению с UHSC без нанолистов GO. Менг и Хаят [17] подтвердили, что, когда содержание ВНП составляет менее 0,05%, потребность в высокодисперсных восстановителях воды (HRWR) снижается, что означает, что использование ВНП улучшает снижение текучести, в то время как неблагоприятное влияние на текучесть было получено с ВНП. содержание больше 0.05%. И авторы также продемонстрировали, что использование GNPs не оказало значительного влияния на прочность на сжатие UHPC с увеличением от 5,2% до 5,7%, в то время как использование 0,3% GNPs увеличило прочность на изгиб и предел прочности на разрыв с 39% до 59%. % и от 40% до 45%, соответственно, в зависимости от размера и удельной поверхности ЗНЧ. Димов, Красьюн и др. [18] пришли к выводу, что прочность на сжатие и прочность на изгиб UHPC может увеличиваться до 146% и 79,5% по отдельности.