Kts23.ru

АЗС оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Прочность бетона при изгибе и осевом растяжении

Прочность бетона при изгибе и осевом растяжении

Предел прочности при изгибе имеет большое значение для конструкций, подвергающихся изгибающим усилиям (балки, прогоны, панели перекрытий). Эта характеристика достаточно хорошо изучена для бетонов нормального твердения.

Влияние автоклавной обработки на предел прочности при изгибе проверялось нами на бетоне состава 1:2, 34:3,75 с В/Ц = 0,55 при расходе цемента 320 кг/м3. Бетон приготовлялся пластичной консистенции удобоукладываемостью 20 сек. Цементы применялись различные. Минералогический состав их представлен в табл. 1. Часть клинкера (25, 40, 50 и 60%) при помоле цемента замещалась кварцевым песком. Цемент размалывался до удельной поверхности 3000 см2/г.

Бетонные образцы размером 4x4x16 см, изготовленные на этих цементах, подвергались автоклавной обработке под давлением пара 9, 13, 17 и 21 ат в течение 8 ч и испытывались через одни сутки после запаривания. Результаты испытаний образцов на изгиб представлены на рис. 70. Минералогический состав клинкера не оказывает существенного влияния на прочность бетона автоклавного твердения при изгибе. Образцы на алитовом, мало- и среднеалюминатном цементах приобрели прочность при изгибе всего лишь на 11—13% больше, чем образцы на среднеалитовом высокоалюминатном цементе.

Добавка песка в количестве 25% повышает предел прочности бетона при изгибе на различных видах цемента. При добавлении 40% песка прочность образцов на алитовых цементах равноценна прочности бетона, полученной на чистых цементах. При больших добавках песка прочность при изгибе понижается более интенсивно у бетонов на белитовых цементах.

По данным Рейнсдорфа, при введении в портландцемент молотого песка соотношение между прочностью при изгибе и прочностью при сжатии бетона автоклавного твердения увеличивается приблизительно от 1:7,5 до 1:10,2.

Существенным фактором, влияющим на предел прочности бетона автоклавного твердения при изгибе, является давление пара при запаривании. Из рис. 70 видно, что при увеличении давления пара с 9 до 13 ат прочность при изгибе несколько увеличивается, а при дальнейшем повышении давления пара значительно снижается.

Опыты по запариванию бетона при 21 ат в течение различного времени (рис. 71) показали, что интенсивное нарастание прочности наблюдается в первые часы запаривания. Максимальное значение прочности при изгибе достигается при запаривании в течение 4—6 ч, однако абсолютное ее значение на 10—20% ниже полученного при запаривании в течение 8 ч при 9 ат. Увеличение времени запаривания при 21 ат сверх 6 ч понижает прочность бетона при изгибе. Следует отметить, что эти результаты действительны лишь для данных условий опыта. С изменением тонкости помола цемента и состава бетона оптимальное время запаривания при 21 ат может изменяться.

Прочность бетона при изгибе и осевом растяжении

На рис. 72 показана кривая зависимости предела прочности при изгибе от предела прочности при сжатии для бетона, запаренного при различном давлении пара; для сравнения приведены данные для бетона, твердевшего 28 суток в нормальных условиях. При одном и том же значении прочности на сжатие бетон автоклавного твердения имеет меньшую прочность на изгиб, чем бетон нормального твердения. Повышение давления пара при автоклавной обработке сверх 13 ат в еще большей степени снижает прочность на изгиб, а поэтому не рекомендуется. Меньшее значение прочности бетона на изгиб при одной и той же

прочности при сжатии свидетельствует о повышенной хрупкости бетона автоклавного твердения, увеличивающейся по мере роста температуры запаривания.

В НИИЖБе канд. техн. наук В.С. Булгаков и инж. Л.П. Гиренко исследовали физико-механические свойства высокопрочных бетонов нормального и автоклавного твердения. Запаривание образцов из бетона, данные о котором приведены в табл. 28, производилось через 30 ч после изготовления по режиму 3+8+3 ч при 9 ат. Образцы испытывались через 14 суток после запаривания.

Читайте так же:
Функциональная схема производства цемента

В соответствии с ГОСТ 10180—62 коэффициент К в этой формуле для балок размером 15х15×55 см принят равным 1. Разрушение балок происходило в зоне максимальных моментов.

С ростом прочности при сжатии прочность на растяжение при изгибе также увеличивается. При этом отношение Rр*и/Rсж для бетона автоклавного твердения лишь незначительно ниже, чем для бетона нормального твердения.

Прочность бетона при осевом растяжении определялась путем испытания призматических образцов с уширениями на концах.

Рабочая часть образца была размером 10х10х40 см. Чтобы исключить разрушение образцов в оголовках, в них были поставлены арматурные каркасы. Образец имел плавный переход от уширения к рабочему сечению. Оголовки имели отверстия, образованные трубками, закладывавшимися при изготовлении образца. В эти отверстия при испытании вставлялся штырь захватного приспособления.

Перед испытанием на боковые поверхности образца наклеивались тензодатчики для определения деформаций при растяжении. Образец укреплялся в прессе с помощью захватов. Нагрузка на образец прикладывалась также ступенями, равными 0,1 разрушающей. Результаты испытания образцов при осевом растяжении приведены в табл. 29.

Как видно из таблицы, прочность на осевое растяжение с ростом марки бетона увеличивается незначительно. При этом отношение прочности при осевом растяжении к прочности при сжатии бетона высоких марок практически одинаковое.

Учитывая то обстоятельство, что при автоклавной обработке прочность бетона при сжатии более высокая, чем у бетона нормального твердения, получаемые при этом результаты испытаний прочности бетона при изгибе можно признать удовлетворительными. Ограничение области применения бетонных и железобетонных изделий автоклавного твердения возможно по другим показателям, а не по пределу сопротивления бетона изгибу или осевому растяжению.

Проф. Г.Д. Цискрели, исследовавший влияние условий влажностного состояния бетона на его физико-механические свойства, установил, что увлажнение повышает со временем прочность на растяжение тяжелых бетонов, изготовленных из подвижных смесей.

Черт. 9

Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания 6 образцов.

5.3. Определение прочности цемента при пропаривании.

Образцы для определения прочности цемента при пропаривании изготовляют в соответствии с пп. 5.1 и 5.2. Для предохранения поверхности образца от попадания конденсата формы накрывают пластинами, выполненными из коррозионно-стойких материалов и не оказывающими давления на образцы. Формы с образцами помещают в пропарочную камеру, где выдерживают в течение 120±10 мин при температуре 20±3°С (при отключенном подогреве).

Пропарку ведут по следующему режиму:

равномерный подъем температуры до 85±5°С 180±10мин

изотермический прогрев при температуре 85±5°С 360±10мин

остывание образцов при откл. подогреве 120±10мин

Затем открывают крышку камеры.

Через 24±2 ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают в соответствии с п. 5.2.

Результаты испытаний заносят в табл. 1 и 2.

Определение предела прочности при изгибе

Проведение испытаний на гидравлическом прессе

Испытат. машина 2035 П-0,5

Размеры балочек, (см)

Расстояние между опорами, l см

Разруша-ющая нагрузка, Р, (кгс)

Предел прочнос-ти при изгибе (Nвозраст), Rизг (кгс/см 2 )

Предел прочнос-ти при изгибе в 28 сут

Предел прочности при изгибе Rизг (ср) (кгс/см 2 )

Предел прочности при изгибе определяется по формуле:

,

где Р — разрушающая нагрузка (кгс); l — расстояние между опорами (см); b — ширина образца (см); Н — высота образца (см).

Определение предела прочности при сжатии

Проведение испытаний на гидравлическом прессе

Размеры образцов, см

Площадь пластин-ки, F,см 2

Разруша-ющая нагрузка, Р, (кгс)

Читайте так же:
Химическая формула твердения цемента

Предел прочности при сжатии

Предел прочности при сжатии определяется по формуле:

где Рр — разрушающая нагрузка (кгс); F – площадь пластинки, см 2 .

Если имеются результаты испытаний балочек в N возрасте (ранняя прочность) и необходимы показатели прочности в 28-суточном (марочном) возрасте, то расчет производится по формуле:

Марка цемента определяется пределом прочности при изгибе образцов-балочек размером 4x4x16см и пределом прочности при сжатии их половинок, изготовленных из цсментно-песчаного раствора в соотношении 1:3, при водоцементном отношении не менее 0,4, с консистенцией раствора, характеризующейся расплывом конуса на встряхивающем столике диаметром 106-115мм, твердевшем в соответствии с требованиями стандарта, в возрасте 28 суток.

В расчетах состава бетона и раствора используют не показатель марки цемента, а его активность (Rц), т.е. ГОСТовскую величину, характеризующую прочность на настоящий момент, и определяемую пределом прочности при сжатии половинок балочек в возрасте 28 суток.

При установлении марки цемента является превалирующий показатель – предел прочности.

Стандартная прочность цемента (т.е. предел прочности при сжатии половинок балочек в возрасте 28 суток), а также ранняя прочность (в возрасте двух или семи суток), должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 3.

Прочность цемента

Одним из главнейших свойств цемента является способность его затвердевать при затворении водой, превращаясь в прочное камневидное тело. Действующий ГОСТ 970-61 делит цемент на пять марок: 300, 400, 500, 600 и 700, которые обозначаются по пределу прочности при сжатии через 28 суток трамбованных образцов (кубов 70,7*70,7*70,7 мм с площадью грани 50см 2 ) из раствора жесткой консистенции с нормальным песком 1:3 (по весу). Намечаемый к введению ГОСТ 10178-62 предусматривает марки цемента: 250, 300, 400, 450 и 500, определяемые по пределу прочности при изгибе образцов-балочек 40*40*160 мм и пределу прочности при сжатии их половинок, изготовляемых из раствора пластичной консистенции состава 1:3 (по весу) с нормальным песком, через 28 суток после их изготовления. Предел прочности при изгибе должен быть соответственно не менее 40; 50; 60; 65 и 70 кг/см 2 .

Цементный завод, отправляя цемент, обязан снабдить каждую его партию паспортом, в котором указывается: название завода-изготовителя, номер паспорта и партии, год, месяц и число отправки цемента, вес партии, наименование и адрес получателя, номера вагонов и накладных, название цемента и его марка (на основе результатов текущего контроля качества цемента), вид и количество добавки, указания о соответствии цемента техническим требованиям стандарта. Цементные заводы для текущего контроля производства и изучения свойств цемента испытывают каждую отгружаемую партию цемента с определением прочности стандартных образцов через 3, 7 и 28 суток твердения. Заводы отгружают цемент потребителям с указанием окончательной (гарантийной) марки цемента по результатам испытаний образцов одно-, трех- или в крайнем случае семи суточного возраста, не дожидаясь испытаний через 28 суток. При контрольной проверке допускается отклонение 28-суточной прочности образцов при сжатии для цемента марок до 600 включительно — до 8% ниже марочной прочности, указанной в паспорте, а для цемента марки 700 — до 5%. Каждый завод на основе статистических данных устанавливает переходные коэффициенты от краткосрочных испытаний к результатам, получаемым через 28 суток. Некоторые заводы определяют гарантийную марку по результатам испытания прочности образцов, подвергнутых кратковременному пропариванию по подобранному режиму.

Условия приготовления трамбованных образцов из раствора жесткой консистенции значительно отличаются от условий приготовления на стройках растворов и бетонов как по количеству добавляемой воды, так и по методам уплотнения. Вследствие этого испытание трамбованных образцов из раствора жесткой, консистенции (В/Ц — отношение веса воды к весу цемента примерно 0,25) дает в ряде случаев для различных цементов другие относительные величины прочности, чем испытание в обычных бетонах. Более близкие к практическим данные по прочности получаются при испытании образцов из раствора пластичной консистенции с более высоким водоцементным отношением (0,40) и с уплотнением при помощи вибрирования. Прочность в этом случае ниже, чем при испытании в растворах жесткой консистенции.

Читайте так же:
Энергия при гидратации цемента

При длительном хранении (магазинировании) вне плотной таре цемент поглощает из воздуха водяные пары и углекислоту. Вследствие этого его прочность понижается, так как в нем частично уже начинают протекать процессы гидратации и карбонизации. Длительное выдерживание цемента до употребления повышает величину потерь при прокаливании, замедляет сроки схватывания, понижает активность и уменьшает тепловыделение, особенно в первые сроки после затворения водой. Хуже всего сохраняют свойства при длительном хранении цементы с повышенным содержанием быстрогидратирующихся клинкерных минералов С3А и СЗS. Прочность цемента через 3 месяца понижается на 10-20%, а через год на 25-40%.

Для твердения цемента наиболее благоприятна водная среда. Если твердеющий цемент находится не в воде, а на воздухе, то необходимо в первые периоды увлажнять его, так как в противном случае процесс твердения идет очень медленно или почти прекращается. В том случае, если в начальный период твердения цемент имел необходимую влажность и был защищен от преждевременного высыхания, он будет обладать вполне удовлетворительной воздухостойкостью, т. е. прочность его на воздухе со временем не понизится.

Наиболее заметен рост прочности у цемента в первый месяц твердения. В дальнейшем обычно прочность увеличивается значительно медленнее. В ряде случаев весьма важно быстрое нарастание прочности в первые сутки после затворения водой. Цементы с такими свойствами называются быстротвердеющими цементами.

Определение предела прочности при изгибе и сжатии образцов — балочек, изготовленных из цементных растворов по ГОСТ 310.4—81

Аппаратура. Мешалка для перемешивания цементного раст­вора (рис. 28), весы, чаша и лопатка, встряхивающий столик и форма-конус, штыковка, формы для изготовления образцов-балочек, насадка к формам, вибрационная площадка, прибор для испытания на изгиб образцов-балочек, пресс для определенияпредела прочности при сжатии, пластики для передачи на­грузки, пропарочная камера.

Испытание. Определение предела прочности при изгибе и сжатии производят на образ­цах-балочках размерами 40Х Х40Х160 мм, изготовленных из цементного раствора нор­мальной консистенции состава 1 : 3, т. е. одна часть цемента и три части нормального вольско­го песка по ГОСТ 6139—78 при водоцементном

Дляопределения консис — тенции цементного раствора отве­шивают 1500 г нормального песка и 500 г цемента, высыпают их в предварительно протертую мокрой тканью сферическую" чашу, перемешивают цемент с песком лопаткой в течение 1 мин. Температура помещения, где проводят испытания, должна быть (20±3) °С по ГОСТ 310.1—76. Затем в центре смеси делаютлунку и вливают в нее 200 г воды (В/Ц= 0,40), дают в течение0,5 мин впитаться воде и перемешивают смесь 1 мин лопаткой. Для окончательного перемешивания раствор переносят в ме­шалку, где он перемешивается в течение 2,5 мин (20 оборотов). Протирают влажной тканью внутреннюю поверхность конуса и диск столика, форму-конус устанавливают в центредиска встряхивающего столика (рис. 29). После окончания перемеши­вания заполняют раствором форму-конус в два слоя одинаковой толщины. Нижний слой уплотняют 15 штыкованиями, верхний слой штыкуют 10 раз металлической штыковкой. После уплот­нения верхнего слоя избыток отношении не менее 0,40раствора срезают ножом вровень с краями конуса, затем конус снимают в вертикальном направ­лении, чтобы не сдвинуть раствор. Раствор встряхивают на сто­лике 30 раз за (30±5) с и измеряют штангенциркулем диа­метр конуса по нижнему основанию в двух взаимно перпенди­кулярных направлениях и берут среднее значение. Расплыв ко­нуса с В/Ц=0,40 должен быть 106—115мм. Если расплыв ко­нуса будет меньше 106 мм, увеличивают количество воды для затворения новой смеси. Водоцементное отношение, полученноепри достижении расплыва конуса 106—115 мм, принимают для проведения дальнейших испытании.

Читайте так же:
Раствор цементный м100 пк4 f50

Перед изготовлением образцов внутреннюю поверхность сте­нок формы (рис. 30) и поддона слегка смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и с поддоном формы промазывают тонким слоем солидола или другой густой смазки. На собранную форму ставят насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой. Фор­мы с насадками жестко закрепляют в центре виброплощадки и, заполнив форму по высоте на 1 см цементным раствором, вклю­чают виброплощадку. В течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями заполняют раствором. Через 3 мин от начала вибрации виброплощадку отключают, форму снимают и ножом, смоченным водой, срезают излишек раствора, заглаживают поверхность образцов вровень с краями формы и маркируют их. Образцы в формах хранят (24±2) ч в ванне с гидравлическим затвором. После этого формы осто­рожно разбирают и укладывают образцы в ванны с питьевой водой в горизонтальном положении так, чтобы они не соприка­сались друг с другом. Уровень воды над поверхностью образцов должен быть не менее 2 см. Воду в ванне нужно менять через каждые 14 сут. Температура воды при замене должна быть (20±2) °С, как и при хранении образцов.

Образцы, которые через (24±2) ч нельзя извлечь из формы без повреждения, можно вынимать из форм через 48 ч, указы­вая этот срок в рабочем журнале.

По истечении срока хранения образцы вынимают из воды и не позднее чем через 30 мин подвергают испытанию. Непосред­ственно перед испытанием образцы нужно насухо вытереть Для каждого установленного срока испытания готовят по­три образца. Образец устанавливают на опорные элементы при­бора таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовле­нии грани находились в вертикальном положении. Схема распо­ложения образца на опорных элементах показана на рис. 31.

Для определения прочности на изгиб можно использовать прибор Михаэлиса, машину МИИ-100, а также универсальные испытательные машины, имеющие приспособления для испыта­ния на изгиб. Машина МИИ-100 (рис. 32) дает возможность непосредственного определения значения предела прочности по счетчику без дополнительных расчетов, однако точность опре­деления прочности при изгибе на приборе Михаэлиса несколько выше.

Перед началом испытания на машине МИИ-100 вставляют и закрепляют образец 8 в захвате 10, стрелку прибора 12 уста­навливают на нуле шкалы 11, перемещая винт 3 сгрузом вдоль прорези. Маховиком 9 создают

предварительное натяжение, при отклонении стрелки 12 до деления 4,5 шкалы 11 натяжение пре­кращают. Затем переключают тумблер 4 в положение «вперед» и электродвигатель машины перемещает груз по направляющим коромысла. Коромысло выходит из равновесия и давит на ры­чажную систему, которая передаст увеличенное в 50 раз усилие на установленный в захват 10 образец. Груз перемещается до тех пор, пока возрастающая нагрузка не разрушит образец. В момент разрушения образца коромысло поворачивается на призмах так, что хвостовик микропереключателя ударяется об упорную шайбу 1амортизатора 13 и двигатель останавливается. Машина снабжена счетчиком, который автоматически в зависи­мости от положения груза показывает напряжения, возникаю­щие в образце в данный момент. При разрушении образца, счет­чик фиксирует значение предела прочности при изгибе. После разрушения образца тумблер 4 ставят в положение «назад», при этом груз возвращается в начальное положение, а счетчик показывает нули.

Читайте так же:
Стяжка пола цемент жидкое стекло

Прибор Михаэлиса перед проведением испытаний уравнове­шивают, перемещая груз (рис. 33) таким образом, чтобы верх­няя поверхность рычага 2 находилась на одном уровне со спе­циальной риской, сделанной на внутренней поверхности верти­кальной скобы. Прибор уравновешивают без ведерка в.

Скорость подачи нагрузки на образец (500±50) Н/с, что со­ответствует поступлению в ведерко (100±10) г дроби в секун­ду. Скорость истечения дроби замеряют так: включают секундо­мер и засекают время высыпания дроби в ведерко и ее массу. Регулируют скорость подачи дроби изменением сечения отвер­стия, из которого поступает дробь.

После уравновешивания прибора Михаэлиса задвижка 5, пе­рекрывающая желоб сосуда 4 с дробью, должна быть закрыта.

Затем устанавливают образец, подвешивают ведерко и враще­нием штурвала установочного винта 4 (рис. 34) добиваются то­го, чтобы верхний рычаг занял крайнее верхнее положение. Только в этом случае в момент разрушения образца рычаг, опу­скаясь, окажется вблизи риски на скобе.

После этого открывают задвижку 5, опуская ее рукой за хо­мутик, при этом под нагружаемым ведерком поднимается зуб 7. При разрушении образца ведерко с дробью падает и, утапливая зуб, закрывает задвижку. Ведерко с дробью взвешивают на ве­сах с точностью до 10 г и вычисляют предел прочности при из­гибе образца — балочки размерами 40X40X160 мм:

где Р — масса дроби с ведерком; l— расстояние между опорами, см; b — ширина образца, см; h — высота образца, см; К — коэффициент, завися­щий от соотношения плеч рычагов прибора; при соотношении 1 : 50 К=50, при 1 : 10 К= 10

Для балочки размерами 40X40X160 мм гори расстоянии между опорами 100 мм и соотношении плеч рычагов 1 : 50 фор­мула будет иметь вид: Rизг=l,15 m, при соотношении плеч ры­чагов 1 : 10 Rизг=0,23 т, где т — масса ведерка с дробью, кг. Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифме­тическое значение двух наибольших результатов испытания трех. образцов.

Определение предела прочности при сжатии

Шесть половинок балочек, полученных после испытания на изгиб, сразу же подвергают испытанию на сжатие. Каждую по­ловинку балочки помещают между двумя пластинками так, что­бы баковые грани, которые при изготовлении прилегали к стен­кам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пла­стинок плотно прилегали к торцевой гладкой поверхности об­разца (рис. 35). Образец вместе с пластинками устанавливают

на опорную плиту пресса. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании долж­на быть (2 ±0,5) МПа. Предел прочности при сжатии

где Р — разрушающая нагрузка, Н; F – площадь металлических пла­стинок, см2, т.е. 25 см2.

Предел прочности при сжатии отдельного образца вычисляют как среднее арифметическое значение четырех наибольших ре­зультатов испытания шести образцов.

Марку цемента находят по результатам определения преде­лов прочности цемента при сжатии и изгибе, сравнивая эти ре­зультаты с требованиями ГОСТа на соответствующий цемент. Для каждой марки портландцемента и его разновидностей пре­делы прочности при изгибе и сжатии образцов, твердевших 28 сут (для быстротвердеющих цементов также и 3 сут), не должны быть ниже значений, указанных в табл. 19.

Продел прочности при изгибе через 28 сут, МПа, не менее для цемента марок

Продел прочности при сжатии через 28 сут, МПа, не менее для цемента марок

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 3372 ; Мы поможем в написании вашей работы!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector