Логарифмический закон увеличения прочности бетона во времени

Обновлено: 05.05.2024

Прочность бетона: от чего она зависит

Более 6000 лет бетон используется человеком для возведения монолитных конструкций и строительства дорог.

Основное качество бетона, которое широко используется в строительстве — его прочность. Бетон по прочности сравним с камнем, но он значительно удобнее в работе: ему можно придать любую форму. Именно сочетание прочности и удобства обработки сделало его настолько популярным.

Но, если прочность камня очевидна изначально, прочность бетона зависит от многих факторов.

Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

Бетон начинается с цемента — порошкового вещества водного твердения, которое смешивают с водой и заполнителями. Затем полученную смесь укладывают в опалубку, после чего начинается длительный процесс отвердевания. Каждый из этих этапов влияет на прочность материала.

Активность цемента

От активности цемента зависит, насколько прочным получится бетон.

Справка

Активностью цемента называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. Этот параметр лежит в основе классификации цементов на марки.

Активность цемента связана со следующими факторами:

Таким образом, основа прочного бетона — свежий качественный, правильно смолотый цемент.

Водоцементное соотношение

Одним из важнейших параметров бетонной смеси является соотношение в ней воды и цемента.

В зависимости от количества воды и полученной консистенции, смеси подразделяются на жесткие и подвижные. Подвижные смеси делятся на 5 типов:

1. П1 — малоподвижные;
2. П2—П3 — универсальные;
3. П4 — подвижные смеси, не требующие уплотнения;
4. П5 — литьевые.

Подвижность смеси измеряется конусом Абрамса; в зависимости от осадки бетонного конуса по сравнению с первоначальным размером назначается класс по подвижности.

Чем меньше в смеси воды, тем, теоретически, более высокую прочность можно ожидать от бетона.

Реакции гидратации полностью обеспечиваются при в/ц = 0,3. Но при таком количестве воды получается очень жесткая смесь, которая требует серьезной обработки. В противном случае она не уплотнится, в бетоне останутся полости и крупные поры, которые снизят его прочность.

Добавление воды в бетонную смесь увеличивает ее подвижность; бетонная смесь становится более пластичной, самоуплотняющейся и укладывается без пустот, но излишняя вода отрицательно влияет на прочность, что можно видеть в таблице.

Оптимальное решение этого противоречия — добавление пластификатора в бетонную смесь:

1. Пластификатор увеличивает подвижность смеси на 1—2 пункта без добавления лишней воды и, соответственно, без снижения прочности.
2. Добавление пластификатора повышает прочность бетона, поэтому, используя заданную марку цемента, для получения бетона расчетной прочности можно снизить количество цемента, как минимум, на 10% (до 20%), что, учитывая цены на цемент, обеспечит существенную экономию.
3. Смеси с добавлением пластификаторов, благодаря своей подвижности, легко укладываются и уплотняются, в некоторых случаях не требуя обработки вибрацией (литые смеси).
4. Пластификатор препятствует расслаиванию и увеличивает срок жизни бетонной смеси, что важно в том случае, если ее необходимо транспортировать к месту строительства.
5. Если в конструкции используется арматура, добавление пластификатора улучшает адгезию бетона к арматуре.

Суперпластификаторы сочетают пластифицирующее воздействие с другими свойствами: водоредуцирующим, противоморозным и другими.

Заполнители

В состав бетонной смеси, помимо цемента и воды, входят заполнители:

1. крупные (щебень, гравий);
2. мелкие (песок).

Зерно крупного заполнителя может иметь различные размеры (от 20 мм и менее - до 100 мм). В зависимости от используемого заполнителя бетоны делятся на:

1. тяжелые (на плотном крупном и мелком заполнителе);
2. мелкозернистые (на плотном мелком заполнителе).

Их состав регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Методы замеса

Повышение прочности обеспечивают такие методы обработки цемента, как:

1. мокрая активация цемента;
2. виброактивация цемента.

Суть мокрой активации цемента в том, что в бетономешалку загружают все компоненты смеси, кроме песка, а воду заливают частично. Во время работы бетономешалки частицы крупного заполнителя растирают цемент в течение 5 минут, затем загружаются остальные компоненты. В результате этой процедуры цемент, особенно лежалый, активируется.

Виброактивация заключается в перемешивании и одновременной вибрации цемента с песком, в результате чего степень гидратации цемента повышается, а его активность увеличивается на 30–40%.

Важно!

Добавление в бетонную смесь пластификатора позволяет повысить активность даже лежалого цемента.

Армирование

Бетонные сооружения, укрепленные арматурой, показывают более высокую прочность, чем не армированные изделия. Заменой или дополнением к арматуре выступает объемное армирование с помощью различных видов фибры. Бетон с добавлением фибры более прочный и устойчивый к образованию трещин, также он дает меньше усадки.

Обработка при укладке

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, то есть, отсутствия полостей и крупных пор.

Чтобы обеспечить высокую плотность, используется обработка свежеуложенного бетона вибрацией. Это дорогостоящее мероприятие, которое требует больших затрат труда и электроэнергии. Смеси, содержащие пластификатор, отличаются удобоукладываемостью и могут обойтись без обработки, что сэкономит немало средств и времени.

Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

Как уже упоминалось, цемент — это вяжущее водного твердения, а это значит, что для образования кристаллической структуры плотного бетонного камня необходимо, чтобы высокая влажность поддерживалась, как минимум, до достижения критической прочности бетона.

Справка!

Критической называют прочность бетона, по достижении которой неблагоприятные условия окружающей среды уже не оказывают на него существенного отрицательного влияния. Она указывается в проектной документации, обычно это 30–50%, иногда до 70% от расчетной прочности бетона. Как правило, критическая прочность бетона достигается на 7-е сутки.

Пока бетонная смесь сохраняет влажность, реакции гидратации продолжаются с образованием прочного материала.

Прочность бетона нарастает неравномерно: в первые сутки процессы идут наиболее быстро, затем их скорость постепенно снижается, что можно видеть на графике.

Расчетной прочности бетон достигает по истечении 28 суток. Медленный набор прочности продолжается многие месяцы после этого.

Чтобы бетон набрал расчетную прочность, необходимо обеспечить оптимальные условия твердения:

1. влажность воздуха, близкая к 100%;
2. температура воздуха 18–20 °С.

Важно!

При влажности воздуха 40% твердение бетона практически прекращается.

Если окружающий воздух слишком сухой, применяется уход за бетоном: его поливают водой и укрывают пленкой для сохранения влажности.

Температура также является важным фактором, который влияет на прочность.

При снижении температуры окружающего воздуха процессы твердения бетона замедляются, а при температуре ниже 0°С — практически прекращаются, что видно из таблицы.

Поэтому основным мероприятием ухода за бетоном при зимнем бетонировании является сохранение тепла и обогрев уложенного бетона.

Для достаточно массивных, толстостенных конструкций бывает достаточно «метода термоса»: смесь замешивают из подогретых материалов (кроме цемента; его греть нельзя), прогревают теплым воздухом опалубку, а свежеуложенный бетон укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзогенными, то есть протекают с выделением тепла, этого может быть достаточно, чтобы бетон успешно набрал критическую прочность. Технологи следят за температурным градиентом, не допуская слишком большой разницы температур у поверхности бетона и на глубине.

Если конструкция недостаточно габаритная или имеет тонкие стенки, такой метод не подходит; в этом случае применяют обогревающие мероприятия: устройство тепловых шатров, прогревание электродами, тепловыми матами и другие.

Как влияет замораживание на набор прочности бетона?

Если конструкция была залита и замерзла, не набрав критической прочности, а весной оттаяла, набор прочности продолжится, но в итоге прочность бетона будет ниже.

Важно!

Независимо от применения сохраняющих тепло или прогревающих мероприятий при бетонировании в зимнее время целесообразно использовать противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в смеси и ускоряют процессы гидратации цемента, позволяя бетону набирать прочность даже в условиях очень низких температур.

Обратная ситуация складывается при высоких температурах. В этом случае бетон схватывается слишком быстро, но может пересыхать, а это негативно влияет на прочность готового изделия. Поэтому в жару бетон поливают водой и укрывают.

Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

Классификация бетонов по прочности

Классы присваиваются бетонам по результатам испытаний, в ходе которых отливку в форме куба подвергают сжатию до разрушения.

Справка

В СССР бетоны классифицировались на марки, сейчас они подразделяются на классы.

Марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым обозначением, которое соответствовало среднему выдерживаемому давлению, измеряемому в кг/см2.

Класс бетона обозначается литерой «В» и числовым обозначением, которое показывает предельную прочность бетона на сжатие в МПа (то есть, максимальное сжатие, которое образец выдерживает без разрушения).

Поэтому класс бетона точнее показывает его прочность, чем марка. Определить соответствие марки бетона классу можно по специальной таблице, но необходимо учитывать, что это соответствие не полное.

Для чего нужно знать прочность бетона

Планируя строительство, необходимо правильно выбрать бетон нужного класса прочности.

Разные конструкции предъявляют различные требования.

Например, деревянный дом не дает такую большую нагрузку на фундамент, как кирпичный, тем более, многоэтажный дом. Баня или гараж — менее ответственные постройки, чем жилой дом.

В то же время, избыточная прочность бетона тоже нежелательна, поскольку бетон высокого класса дороже.

Поэтому для каждого типа конструкций выбирается бетон подходящего класса:

1. легкие бетоны класса В7,5 применяются для подготовительных работ;
2. бетоны класса В12,5 — для бетонирования дорожек, стяжек, заливки фундаментов нетяжелых сооружений;
3. В15 — при строительстве зданий до двух этажей;
4. В20 — для ленточных фундаментов, лестниц и ненагруженных перекрытий;
5. В22,5 — для фундаментов, дорожек, площадок, монолитных стен;
6. В25 — для монолитных стен, бассейнов, фундаментов;
7. В30 — для гидротехнических конструкций и мостов;
8. В35 — для дамб, гидротехнических сооружений;
9. В40 — для мостов, метро, плотин и других видов конструкций со специальными требованиями.

Методы определения прочности бетона

Для присвоения бетону класса прочности испытывают кубические образцы с размером ребра 150 мм. В ходе испытания образцы разрушаются.

Существуют и другие методы определения прочности бетона путем механического воздействия:

1. Метод отрыва и скалывания. В ходе испытания из бетона выдергивается заранее заделанный стержень.
2. Метод вдавливания. Используется специальный штамп или шариковый молоток (например, молоток системы Физделя, молоток Кашкарова).
3. Метод упругого отскока.

Последний относится к неразрушающим методам, что очень удобно, если нужно узнать прочность готовой конструкции: метод простой, точный и оперативный в применении. Для его проведения используется молоток Шмидта (склерометр), который используется также для определения прочности других материалов (например, кирпича). Поэтому молотки выпускаются с разными вариантами энергии удара.

Для испытания необходим участок конструкции площадью не менее 100 см2. Небольшие изделия должны быть закреплены. Молоток устанавливается перпендикулярно к зоне измерения. Его удар не должен приходиться на арматуру или крупные раковины.

На каждом участке производят не менее 10 замеров.

При ударе молоток замеряет значение отскока; по окончании испытаний высчитывается средняя величина с поправкой на угол, под которым молоток соприкасался с поверхностью, после чего с помощью кривых перевода высчитывается прочность материала на сжатие.

Разновидности бетона

Помимо классификации по прочности, бетоны подразделяются на группы и по другим признакам:

1. по подвижности;
2. по морозостойкости;
3. по водостойкости;
4. по плотности (легкие, особо легкие, тяжелые, особо тяжелые);
5. по назначению;
6. по виду вяжущего (полимерцементные, гипсовые, шлакощелочные, силикатные, цементные, специальные).

Популярные виды бетона

В современном строительстве некоторые виды бетона пользуются особым спросом:

1. пенобетон;
2. газобетон;
3. фибробетон (с добавлением фибры);
4. деревобетон (разновидность опилкобетона);
5. полистиролбетон;
6. кевларобетон (еще его называют ультрабетон);

Интересно!

Существует такая разновидность современного бетона, как кевларобетон, который имеет глянцевую поверхность, окрашивается в широкую гамму оттенков и может имитировать натуральные материалы, например, камень. Этот необычный материал очень популярен среди дизайнеров.

Современный бетон немыслим без высокотехнологичных химических добавок, которые помогают значительно экономить расходные материалы и затраты труда и электроэнергии и при этом получать качественный материал с нужными характеристиками.

Логарифмическая зависимость роста прочности бетона при разных температурах

Неужели сейчас ещё применяют бетон без ускорителей набора прочности ?
Ломайте кубики.

График на рисунке порочен. При 0 градусов бетон прочность не набирает.

__________________
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнгхаузен Puerto-Rico

Tyhig, применяют.

График на рисунке порочен. При 0 градусов бетон прочность не набирает. уверены на 100%? это как раз таки можно доказать, зная формулу, которую и ищу в теме) __________________
Everybody Lies

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Ну ладно бы это было гидротехническое строительство или крылечки. Там такие вот графики не нужны.
А где же ещё применяют, что вам график понадобился ?

уверены на 100%? это как раз таки можно доказать, зная формулу, которую и ищу в теме) __________________
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнгхаузен Puerto-Rico Ну ладно бы это было гидротехническое строительство или крылечки. Там такие вот графики не нужны.
А где же ещё применяют, что вам график понадобился ? в обычном строительстве. Tyhig, по теме есть что сказать? __________________
Everybody Lies

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Pro100x3mal, ладно.
Признайтесь честно, зачем вам этот график ? Как вы его собираетесь использовать ? __________________
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнгхаузен Санкт-Петербург Вопрос собственно вот в чем: по какой формуле построен график на рис. 9.3? Там же дальше в тексте написано что кривые для рис. 9.4. получены опытном путём, а эти они такие же как на рис. 9.3.
Pro100x3mal, ты можешь аппроксимировать опытные данные с твоего рис. 5.5 в Exсel-е и подобрать функцию к каждому графику, а потом поискать зависимость между этими функциями от температуры, и возможно что-то вырисуется.
Я такое делал для поиска функции для определения требуемой прочности в зависимости от коэффициента вариации, у меня в итоге из двух частей функция получилась. __________________
«Миром правит не тайная ложа, а явная лажа» Все давно придумано и ПО есть. Если не изменяет память сайт zimbeton или allbeton не считая старых книжек 40-50-х годов:
Френкель И.М. Таблицы для назначения состава бетона, выбора материалов для него и установления срока распалубки Издание шестое, переработанное Москва — Ленинград Госстройиздат 1952г. 40 с.,
Эпштейн С.А. Подбор составов бетона и раствора. Киев Госстройиздат УССР 1959г. 90 с. Puerto-Rico Там же дальше в тексте написано что кривые для рис. 9.4. получены опытном путём, а эти они такие же как на рис. 9.3. так это понятно. но эти кривые построены по четкому закону, который они в виде формул записали для значений температуры 5, 10, 20 и 30 градусов!
ты можешь аппроксимировать опытные данные с твоего рис. 5.5

спасибо, но если бы мне нужно было просто определить класс бетона, то я воспользовался бы этим графиком, но меня интересует именно формула

TVN, в первой книге требуемых данных нет, а во вторую не нашел в сети(

__________________
Everybody Lies Санкт-Петербург спасибо, но если бы мне нужно было просто определить класс бетона, то я воспользовался бы этим графиком, но меня интересует именно формула Pro100x3mal, тебе нужно построить график изменения одного из коэффициентов линейных функций на рис. 9.3. Но после 30 градусов график набора прочности может быть другой. __________________
«Миром правит не тайная ложа, а явная лажа» Последний раз редактировалось RomaV, 21.02.2017 в 15:46 . Puerto-Rico тебе нужно построить график изменения одно из коэффициентов линейных функций на рис. 9.3 Но после 30 градусов график набора прочности может быть другой. естественно. __________________
Everybody Lies

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Во многой мудрости много печали; и кто умножает познания, умножает скорбь. __________________
"Безвыходных ситуаций не бывает" барон Мюнгхаузен

Разработка ППР, ППРк

Санкт-Петербург Добрый день.
Вопрос собственно вот в чем: по какой формуле построен график на рис. 9.3? Это логарифмическая зависимость, где ее можно найти? Или быть может кто-то встречал данные зависимости набора прочности от температуры для больших значений температуры (помимо 5, 10, 20 и 30 градусов)? Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях/ НИИЖБ, -М.: 2005
Приложение 5. Вроде от туда ноги растут. Как таблицей 2 пользоваться мне объясняли, только от лукавого это все, все эти расчеты. Puerto-Rico Приложение 5. Вроде от туда ноги растут. Как таблицей 2 пользоваться мне объясняли, только от лукавого это все, все эти расчеты. Видел эту табличку. с этой же книги и график брал. но опять же, не то что нужно. __________________
Everybody Lies TVN, в первой книге требуемых данных нет, а во вторую не нашел в сети(

"Одним из основных способов повышения качества и производительности труда, а, следовательно, и сокращения сроков строительства является повышение степени автоматизации зимнего бетонирования на стадии контроля температурно-прочностных режимов выдерживания бетона.

Предлагаемая компьютерная система температурно-прочностного контроля - это снижение экономических затрат при прогреве бетона, увеличение производительности труда и повышение качества работ по возведению монолитных бетонных, железобетонных и сталефибробетонных конструкций в зимнее время.

Она гарантирует от серьезных ошибок, позволяет прогнозировать температурно-прочностные параметры конструкции и, в случае их отклонения от принятых на стадии проектирования, принимать правильные решения по дальнейшему выдерживанию бетона в процессе зимнего бетонирования.

Программа "СНЕЖНЫЙ БАРС" позволяет :

Производить расчет прочности, средней температуры, максимальных скоростей нагрева и остывания, а также зрелости бетона по пяти температурным точкам.

Выполнять построение графиков изменения температуры и набора прочности бетоном по каждой из температурных точек.

Контролировать отклонения фактических температурных режимов от принятых на стадии проекта.

Рассчитывать температурные напряжения в бетоне.

Контролировать температуру наружного воздуха при распалубке.

Производить статистическую обработку результатов прочности бетона.

Выполнять точный расчет приведенного коэффициента теплопередачи ограждения.

Прогнозировать конечную прочность бетона за время выдерживания.

В случае отрицательного прогноза :

Подобрать требуемую опалубку;

Выбрать необходимый утеплитель;

Подобрать режимы дополнительного электропрогрева (температурные и электрические);

Определить затраты на дополнительный прогрев.

Осуществлять контроль за достижением бетоном критической и распалубочной прочностей, а также за превышением допустимых скоростей нагрева и остывания.

Производить расчет допустимых напряжений в бетоне при раннем нагружении.

Выполнять сохранение температурного листа с эскизом бетонируемой конструкции.

Автоматизировать процесс ввода данных, при помощи прибора сбора информации ТЕРЕМ-4, производства НПП "Интерприбор" (г. Челябинск).

Использовать курсор для получения точных координат графических точек.

Сохранять графические изображения в файлах.

Вести учет бетонируемых конструкций и анализ применения методов зимнего бетонирования за любой период производства работ.

Осуществлять математические операции с помощью встроенного калькулятора.

Кроме того Вы получаете :

Возможность применения программы с основными методами зимнего бетонирования (термос, прогрев греющими проводами, электропрогрев со всеми типами электродов, предварительный электроразогрев).

Удобный интуитивный интерфейс не требующий специального обучения (Почему?).

Минимум входных данных при максимуме выходных (критерий эффективности программы 2,41. Что это такое?).

Систематическое обновление программы (историю изменений программы начиная с версии 2.07 можно скачать Здесь. ).

Бесплатная поддержка пользователей. Подробнее.

Профессиональный программный продукт по цене шоколадного батончика Сникерс. Невероятно?

Огромная география применения. Посмотреть.

Puerto-Rico

Кстати, построил графики для четырех значений температуры, по формулам из книги Баженова, стр 195 (График 1)
Вот что интересно, значения получаются - занижены! Например, на 5 сутки при 20 градусах (нормальные условия) получаем 58%.
А если посчитать по формуле 9.1 из той же книги, то там для 20 градусов получим 48% (График 2)
А если смотреть на график в шапке темы(взят из "Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях, НИИЖБ"), то на 5 сутки при t=20 градусов получим 74%!
В сети чаще всего встречается другой график (вроде из книги Байкова, График 3) - так там на 5 сутки при 20 градусах получаем 65%!

7 мин. -----
TVN, я ознакомился с возможностями программы, спасибо.
Но меня не интересует сторонний софт, хочу построить свои графики в экселе. Вот чисто для себя. Многие источники ссылаются на формулу 9.1 из книга Баженова. Область ее применения - бетоны при температуре +15. +20 градусов, при n>3 сут. Но построив по ней график прочности, мы видим заниженные значения по сравнению с теми, что в графике в шапке темы (тот график взят из руководства НИИЖБа)

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных особенностей бетона гидротехнических сооружений является то, что он вступает в работу по истечении значительного времени с момента его укладки. Обычно этот срок составляет 1-2 года, а иногда и более. В течение этого времени твердение бетона продолжается, что приводит к изменению его основных технических свойств (прочности, водонепроницаемости и др.). Правильный учет этих изменений - необходимое условие создания долговечных и экономичных гидротехнических сооружений. Применительно к гидроэнергетическим объектам наиболее рациональным является назначение проектных марок бетона по прочности (при сжатии и растяжении) и водонепроницаемости в возрасте 180 дней и более. Исключение представляют только особые случаи, обусловленные условиями ввода сооружений в эксплуатацию, а также условиями строительства (зимний период и др.), когда возможно установление полных проектных марок в более раннем возрасте - 90, 60 и 28 дней. (ГОСТ 4795-59 «Бетон гидротехнический, Общие требования»).

Внесены Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидротехники имени Б. Е. Веденеева

Утверждены
Главтехстройпроектом
ГПКЭнЭ СССР

Срок введения
1 ноября
1964 г.

Показатели бетона по прочности и водонепроницаемости должны назначаться в зависимости от реальных сроков загрузки сооружения и ввода в эксплуатацию, учитывая период и место строительства (время ввода и т.п.), так как повышение технических показателей бетона зависит от времени и условий его твердения.

Подбор составов бетона должен производиться с испытанием образцов достаточно большого размера в принятом проектном возрасте, с учетом предполагаемых условий твердения и использованием конкретных материалов, из которых будет приготовляться бетон для возведения сооружений.

В тех случаях, когда имеются установленные заранее экспериментальные коэффициенты перехода от прочности и водонепроницаемости в возрасте 28 дней для данного конкретного цемента и данного состава бетона, твердевшего в определенных температурных и влажностных условиях, этими коэффициентами рационально пользоваться для ускорения работы в процессе предварительного подбора состава бетона или при контроле его прочности.

При отсутствии экспериментально установленных коэффициентов перехода для бетонов на конкретных материалах, применяемых на строительствах (или предполагаемых к использованию на конкретных строительствах), лабораториям строительств и проектным организациям (на стадии разработки проектного задания) следует пользоваться обобщенными коэффициентами перехода, приводимыми ниже. Эти коэффициенты относятся к стандартным условиям изготовления, твердения и испытания бетонов различного состава (ГОСТ 4800-59) и могут быть использованы для приближенных расчетов нарастания прочности и водонепроницаемости с увеличением возраста бетонов, твердеющих в этих (или близких к ним) условиях. Эти же коэффициенты могут быть использованы для приближенной оценки изменения во времени основных свойств бетонов, уложенных в массивные сооружения.

Приводимые в «Рекомендациях» обобщенные коэффициенты перехода являются ориентировочными и в последующем должны уточняться путем постановки соответствующих экспериментов (включая испытания кернов, извлеченных из бетона сооружений) с бетонами на конкретных материалах каждого данного строительства.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Увеличение возраста бетона оказывает неодинаковое влияние на различные технические свойства бетона. Наиболее благоприятно увеличение срока предварительного твердения сказывается на водонепроницаемости бетона и в относительно меньшей степени на улучшении его прочностных характеристик. Это различие резко проступает как в ранние, так и в поздние сроки твердения. Увеличение возраста бетона свыше 28 дней приводит к повышению прочности, исчисляемому десятками процентов от ее величины в 28 дней; рост водонепроницаемости после 28 дней исчисляется сотнями процентов от исходных величин в возрасте 28 дней.

2. Улучшение технических свойств бетона во времени по мере увеличения возраста бетона в общем случае носит затухающий характер.

Для бетонов на портландцементах 1 значительное увеличение прочности и водонепроницаемости (интенсивность которых постепенно снижается во времени) имеет место вплоть до возраста 180 дней. В дальнейшем положительное влияние возраста бетона на его свойства становится менее заметным. Поэтому при использовании портландцементов для возведения массивных гидротехнических сооружений наиболее целесообразно назначение технических требований и установление полных проектных марок бетона по прочности и водонепроницаемости для возраста бетона 180 дней.

Для бетонов на пуццолановых портландцементах и шлакопортландцементах 1 интенсивное нарастание прочности и водонепроницаемости продолжается обычно вплоть до возраста 1 года. Поэтому при использовании этих цементов для бетона крупных гидротехнических сооружений наиболее рационально отнесение полных проектных марок бетона по прочности и водонепроницаемости к возрасту не менее 180 дней, а при подходящих условиях строительства - к возрасту 1 год.

1 При твердении образцов бетона в стандартных условиях (ГОСТ 4800-59) и массивного бетона сооружений (т.е. при постоянном увлажнении бетона или отсутствии потерь влаги и положительной температуре).

2 Это не относится к тонкостенным конструкциям гидротехнических промышленных и гражданских сооружений.

3. Для бетонов на шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах прочность и водонепроницаемость в поздние сроки твердения, свыше 28 дней, возрастают более интенсивно и значительно, чем для бетонов на портландцементах обычного минералогического состава.

4. Существенное улучшение водонепроницаемости и прочности бетона в поздние сроки твердения, свыше 28 дней, должно в обязательном порядке учитываться при проектировании и строительстве сооружений (ГОСТ 4795-59), так как только такой подход обеспечивает экономичное и эффективное использование гидротехнического бетона как строительного материала.

Применительно к гидротехническим сооружениям назначение полных проектных марок бетона в возрасте 28 дней (в особенности в отношении водонепроницаемости) ведет к созданию излишних, нереализуемых запасов и необоснованному перерасходу цемента 2 .

5. Вследствие многообразия факторов, влияющих на изменение свойств бетона во времени, точное количественное выражение роста прочности и водонепроницаемости с увеличением возраста бетона в каждом конкретном случае должно находиться путем постановки соответствующих экспериментов.

Использование обобщенных переходных коэффициентов рекомендуется только на стадии разработки проектного задания.

6. Результаты лабораторных испытаний, характеризующие изменение свойств бетонов во времени, полученные при оптимальном режиме твердения образцов бетона в лаборатории, должны переноситься на бетон сооружений с учетом фактических условий твердения бетона (температура, влажность и др.).

II. ИЗМЕНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА НА СЖАТИЕ

1. При твердении в благоприятных температурно-влажностных условиях 1 нарастание прочности бетонов на портландцементах, шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах продолжается весьма длительное время.

1 При стандартных условиях твердения образцов бетона в лабораториях (ГОСТ 4800-59), твердении гидротехнических бетонов в центральных частях массивных блоков и т.п.

2. Интенсивность роста прочности бетона во времени зависит от ряда факторов: примененного цемента, состава бетона, величины водоцементного отношения, вида и типа добавок и т.д. Общим законом нарастания прочности бетонов является постепенное снижение интенсивности роста прочности с увеличением возраста бетона.

3. Во многих случаях наиболее интенсивное нарастание прочности в поздние сроки твердения (свыше 28 дней) обнаруживают бетоны на шлакопортландцементах. Интенсивный рост прочности у бетонов на этих цементах, идущий, как правило, значительно более высокими темпами, чем рост прочности бетонов на портландцементах, продолжается вплоть до одного года, а иногда и более.

Вследствие этого наиболее рационально отнесение полных проектных марок по прочности для бетонов на шлакопортландцементах к возрасту не менее 180 дней, а при подходящих условиях строительства и к одному году.

4. При твердении при постоянном увлажнении (или при отсутствии значительных потерь влаги) бетоны на пуццолановых портландцементах также обнаруживают значительное повышение прочности в поздние сроки твердения, продолжающееся вплоть до 180 дней. Интенсивность роста прочности этих бетонов в поздние сроки твердения также обычно несколько превышает рост прочности бетонов на портландцементах, но ниже, чем у бетонов на шлакопортландцементах, в особенности в сроки свыше 90 дней.

Вследствие этого наиболее рационально отнесение полных проектных марок по прочности для бетонов на пуццолановых портландцементах к возрасту 180 дней и более.

5. При практически одинаковой активности цементов абсолютные значения прочности бетонов на пуццолановых цементах в ранние сроки твердения - 7 и 28 дней - выше, чем у бетонов аналогичных составов на шлакопортландцементах; в поздние сроки твердения, в силу более интенсивного роста прочности бетонов на шлакопортландцементах после 28 - дневного возраста, прочности выравниваются, причем в ряде случаев прочность бетонов на шлакопортландцементах оказывается даже несколько более высокой.

При прочих равных условиях (одинаковой активности цементов, практически одинаковых составах бетонов и пр.) абсолютные значения прочности бетонов на портландцементах оказываются во все сроки выше, чем у бетонов на шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах. Это превышение прочности становится особенно заметным по мере увеличения величин водоцементных отношений.

6. Нарастание прочности бетонов на портландцементах в большой степени зависит от минералогического состава цемента. Бетоны на цементах с высоким содержанием С₃S быстро набирают прочность в первые сроки твердения (до 28 дней); при дальнейшем твердении нарастание прочности бетонов на этих цементах идет относительно медленно. Нарастание прочности бетонов на цементах с высоким содержанием С₂ S в первые сроки твердения идет значительно менее интенсивно, однако прирост прочности в поздние сроки твердения у них значительно выше, чем у бетонов на высокоалитовых цементах 1 . Цементы обычного состава занимают в этом отношении промежуточное положение.

Таким образом, при подсчетах изменений прочности бетонов во времени следует обязательно учитывать минералогический состав цементов, а используемые на практике обобщенные количественные показатели роста прочности должны подразделяться в зависимости от вида цементов (табл. 1). Применяемые в расчетах коэффициенты перехода должны быть выбраны исходя из реального минералогического состава используемого (или намеченного к использованию) цемента.

Для бетонов на шлакопортлапдцементах и пуццолановых портландцементах нарастание прочности в основном (при прочих равных условиях) определяется видом и активностью примененных добавок (кислый шлак, основной шлак, трепел и т.д.).

7. При прочих равных условиях нарастание прочности меняется в зависимости от активности цемента. В общем случае повышение активности цемента ведет к ускоренному росту прочности в первые сроки твердения (до 28 дней) и более замедленному в поздние сроки твердения. Бетоны на низкомарочных цементах в начальном возрасте набирают прочность медленнее, но при дальнейшем твердении в поздние сроки обнаруживают относительно более высокий прирост прочности.

1 В зависимости от соотношений между четырьмя основными минералами, содержащимися в портландцементном клинкере: С₃ S - трехкальциевого силиката (алита), С₂ S - двухкальциевого силиката (белита), С₃А-трехкальциевого алюмината и C ₄ AF - четырехкальциевого алюмоферрита (целита) различают алитовые портландцементы С₃ S : С₂ S >4, нормальные (обычные) портландцементы С₃ S : С₂ S =4+1, C ₄ AF : С₃А=1,5+0,4, белитовые портландцементы С₃ S : С₂ S <1 и алюминатные портландцементы С₃А : C ₄ AF >1,5.

8. Ввиду многообразия факторов, оказывающих влияние на рост прочности бетонов во времени, точная количественная оценка повышения прочности требует проведения специальных экспериментов с использованием конкретных материалов данного строительства.

9. Использование логарифмической зависимости для бетонов на современных цементах дает, как правило, заниженные показатели прочности для начальных сроков твердения (до 28 дней) и завышенные для поздних сроков твердения. Ввиду этого применение этой зависимости возможно только для сугубоориентировочных подсчетов.

10. Нарастание прочности бетонов на различных цементах при твердении в лабораторных условиях может быть учтено (при ориентировочных подсчетах) с помощью следующих обобщенных коэффициентов (табл. 1).

11. При использовании приведенных коэффициентов в расчетах три проектировании и проведении ускоренных подборов составов бетона должно быть учтено следующее.

Бетоны на высокомарочных цементах (марок 500-600) обнаруживают высокий рост прочности в ранние сроки твердения (до 28 дней) и относительно низкий прирост прочности в последующие сроки.

Поэтому при выборе коэффициентов перехода для бетонов на этих цементах для возраста 7 дней следует принимать наиболее высокие значения, а после 28 дней - наименее высокие значения коэффициентов.

Бетоны на низкомарочных цементах (марок 300-400) обнаруживают относительно менее интенсивный рост прочности в первые сроки, но зато показывают более значительное нарастание прочности в последующие сроки (после 28 дней) по сравнению с высокомарочными.

Поэтому при выборе коэффициентов перехода для бетонов на этих цементах для возраста 7 дней следует принимать наименее высокие значения, а после 28 дней - наиболее высокие значения коэффициентов.

В поздние сроки твердения нарастание прочности бетонов с добавкой СНВ (воздухововлекающей) идет, как правило, несколько более интенсивно, чем для бетонов аналогичных составов без поверхностно-активных веществ; а с добавкой ССБ (сульфитно-спиртовой барды) - несколько менее интенсивно или так же как для бетонов без добавок.

Вместе с тем, при сниженных за счет введения добавок расходах цементов и постоянной подвижности бетонной смеси прочность бетонов с воздухововлекающей и пластифицирующей добавками в возрасте 180 дней - 1 года оказывается несколько ниже, чем у исходных бетонов без добавок поверхностно-активных веществ. Это снижение прочности зависит от вида добавки и от состава бетона и при введений воздухововлекающей добавки может достигать 10-15 % для жирных составов (при В/Ц=0,50) и 0-5 % для тощих составов (при В/Ц=0,70). Для бетонов с добавками ССБ снижение прочности обычно составляет 5-10 % по отношению к исходным составам, причем оно больше для тощих составов (с расходом цемента менее 230 кг/м 3 ) и меньше для жирных (с расходом цемента более 250 кг/м 3 ).

При одинаковых расходах цемента и подвижности бетонных смесей (снижении за счет введения добавок величины В/Ц) прочность бетонов с добавками ССБ в возрасте 180 дней- 1 года оказывается на 5-10 % выше прочности исходных составов бетона без добавок поверхностно-активных веществ (для жирных составов) или равной последней (для тощих составов). Для бетонов с добавками СНВ при этих условиях прочность оказывается обычно на 0-5 % выше для тощих составов по сравнению с составами без этой добавки и на 0-5 % ниже для жирных составов.

При прочих равных условиях нарастание прочности бетонов зависит от величины В/Ц. Чем больше величина В/Ц, тем интенсивнее, как правило, идет нарастание прочности бетонов в поздние сроки твердения.

В соответствии с этим при В/Ц ³ 0,60 для поздних сроков твердения следует выбирать более высокие значения переходных коэффициентов, а при В/Ц £ 0,60 - более низкие.

§ 6.5 Изменения прочности бетона во времени

Физико-механические свойства бетона, в частности прочность, изменяются во времени: рост прочности при благоприятных условиях продолжается длительное время, вначале интенсивно, а затем замедляется. На рост прочности бетона во времени влияют вид цемента и условия твердения  температура и влажность окружающей среды. Рост прочности бетона во времени приближенно может быть выражен логарифмической зависимостью

(6.14)

где R_n и R₂₈  предел прочности при сжатии в возрасте соответственно n и 28 сут., МПа; n  возраст бетона, сут.

Эта формула применима только к бетонам на портландцементах средних марок и при n >3. В более раннем возрасте фактическая прочность бетона может значительно отклоняться от расчетной. В табл. 6.5 представлены средние данные, характеризующие нарастание прочности бетона на портландцементе во времени.

Читайте также:

  
• Цокольные панели пц 30 6
  
• Der master грунтовка способ применения
  
• Замес бетона миксером фиолент
  
• Укладка гибкой плитки экобрик
  
• Кладка кирпича на бетонные блоки