График набора прочности бетона: Набора прочности бетона — график набора по времени

Содержание

график твердения В25 в зависимости от температуры, время созревания, таблица, скорость схватывания

Когда необходимо изготовить определенную конструкцию, то порой бывает невозможно этого сделать без заливки бетона. Этот материал очень активно используется в области строительства. Главной его характеристикой является прочность на сжатие. Причем устанавливать определенную нагрузку на конкретный элемент запрещено, пока бетон полностью не наберет необходимую прочность. При осуществлении данного процесса имеется ряд факторов, которые так или иначе оказывают свое влияние: состав смеси, внешние условия.

Как это происходит

Процесс схватывания может происходить сразу после того, как была выполнена заливка бетона. Длительность напрямую зависит от температурного режима окружающего воздуха. При ее значении 20 градусов, для схватывания может понадобиться примерно час. Так как этот процесс не носит мгновенный характер, то бетоны, чтобы набрать прочностные характеристики может понадобиться пару месяцев.

Каков состав бетона м 400 на 1 м-3 можно узнать из таблицы в статье.

Очень часто бетон начинает твердеть уже по прошествии двух часов с того момента, как были соединены цемент и вода. А вот для окончательного схватывания нужно подождать 3 часа. Увеличить время твердения помогают специальные добавки в бетон.

Схватывание бетона подразумевает под собой подвижность раствора на весь период, благодаря чему удается воздействовать на смесь. При этом механизм тиксотропии, который указывает на снижение вязкости бетона, твердение и высыхание не происходят. Это условие необходимо учитывать в ходе доставки раствора на бетоносмесители. В этом случае раствор должен перемешиваться в миксере, в результате чего удается сохранить все его важные качества.

Как использовать бетон марки м200, указано в статье.

На видео показывают проверку бетона на прочность сжатия.

Какова пропорция бетона м200 на 1 куб указано здесь.

Благодаря вращению миксера удается предотвратить высыхание бетона, а также набора твердости. Но в этом случае может произойти другая неприятная ситуации – это сваривание материала, в результате чего все его положительные характеристики снижаются. Происходит такое явление чаще всего в летнее время.

Временные рамки

Этот график несет в себе информацию, которая показывает кривую роста прочности на протяжении 28 дней. Именно этого времени будет достаточно, чтобы бетон сумел просохнуть при естественных условиях.

Время, которого будет достаточно, чтобы раствор набрал вес необходимые эксплуатационные качества, носит название период выдерживания бетона. График набора прочностных характеристики показывает время, которые необходимо раствору, чтобы добиться максимальной отметки по прочности.

Каковы технические характеристики по ГОСТу бетона м 200 можно узнать из данной статье.

На видео – набор прочности бетона в зависимости от температуры:

Какова прочность бетона в15 указано здесь.

При нормальных условиях созревание бетона осуществляется в течение 28 дней. Первые 5 дней – это интенсивное твердение материала. Когда позади неделя, то бетон уже набрал 70% всей прочности для выбранной марки. Но приступать к дальнейшим строительным мероприятиям можно после того, как прочность достигал 100%, а это не ранее 28 дней.

Этот период для определенного случая свой. Чтобы точно определить период застывания раствора необходимо выполнять контрольные испытания образцов материала. При проведении работ летом в монолитном домостроении в целях оптимизации процесса для обретения раствору всех физических свойств требуется выполнение следующих условий:

Выдерживание в опалубке раствора.
Дозревание состава после того, как опалубка была удалена.

Условия

Когда необходимо, чтобы раствор приобретал необходимые показатели прочности, требуется придерживаться конкретных условий. Например, самой оптимальной температурой для его твердения считается 20 градусов. Но это далеко не все параметры.

Какова характеристика бетона класса в 25 указано в статье.

Температура

Чем ниже температурные показатели на улице, тем медленнее происходит набор прочности бетона. Если температурный режим предполагает отрицательные показатели, то процесс приостанавливается по той причине, что застывает жидкость, которая обеспечивает гидратацию цемента.

Когда температура воздуха начинает повышаться, то процесс набора прочности снова в действии.

Если в составе раствора имеются различные модификаторы, то длительность твердения может во много раз уменьшиться, а температура, которая необходима для установки процесса, снизиться. Изготовители предлагают разнообразные быстротвердеющие составы, благодаря которым удается набирать прочностные характеристики уже по прошествии 14 дней.

Какова таблица набора прочности бетона, можно узнать из данной статьи.

При повышении температуры воздуха процесс созревания раствора начинает ускоряться. Если на улице 40 градусов, то установленная маркой прочность будет достигнута через 7 дней. По этой причине процесс заливки бетона на приусадебном участке в целях сокращения сроков строительства необходимо выполнять в летнее время года.

Если работы осуществляются зимой, то здесь понадобиться ряд дополнительных мероприятий, например, таких как подогрев бетона. Осуществить такие действия очень непросто, ведь для этого нужно обладать подходящим оборудованием и знаниями в этой области. Кроме этого, нужно понимать, что нагрев материала нельзя проводить выше температуры 90 градусов.

Как сделать бетон для отмостки пропорции, указано в статье.

Для того чтобы определить, какое влияние оказывает температурный режим на процесс твердение, необходимо снова обратиться к графику набора прочности. Присутствующие на нем линии с учетом данных, которые собраны с бетона М400 при различных значениях температуры. Согласно этому графику удается понять процент прочности, который будет достигнут по прошествии конкретного количества дней. Для каждой кривой характерна своя температура. Первая линия – это 5 градусов, а вторая – 50 градусов.

При помощи графика удается понять длительность распалубки монолитной конструкции. Демонтаж опалубки ожжет происходить после того, как показатели прочности увеличились на 50% от заданного маркой значения. Кроме этого, важно обращать внимание на то, что при температуре ниже 10 градусов значение прочности, заданное конкретной маркой, не будет достигнуто даже по прошествии 14 дней.

Если присутствуют такие погодные условия, то нужно предпринимать меры по прогреванию заливаемого раствора.

Каков график прогрева бетона в зимнее время, можно узнать из данной статьи.

Время

Чтобы определить нормативно-безопасное время начало строительных мероприятий применяется специальная таблица. Она содержит в себе данные марки бетона и его среднесуточные температурные показатели. На основании этих данных удается отыскать информацию, как происходит набор прочности по прошествии конкретного количества суток.

Таблица 1 – Набор прочности в зависимости от количества дней

Марка бетона	Среднесуточная температура бетона в °C	Срок твердения в сутках
		1	2	3	5	7	14	28
		Прочность бетона на сжатие
М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500	-3	3	6	8	12	15	20	25
	0	5	12	18	28	35	50	65
	+5	9	19	27	38	48	62	77
	+10	12	25	37	50	58	72	85
	+20	23	40	50	65	75	90	100
	+30	35	55	65	80	90	100	–

После того, как нормативно-безопасный срок поставлен на уровне примерно 50%, то обозначить безопасный срок начала мероприятий можно 72-80% от значения, установленного маркой бетона.

Состав и характеристики бетона

Так как после заливки бетон способен приобретать прочность по причине своего выделения тепловой энергии, то после замерзания жидкости этот процесс останавливается. По этой причине на момент проведения всех работ в зимнее время необходимо задействовать смеси, в составе у которых имеются противоморозные добавки. Цемент марки М-400 необходимый для приготовления бетона изготавливают согласно жестким техническим нормам ГОСТ 31108.

На фото – состав и характеристики бетона

Глиноземистый цемент после его укладки может выделить тепловую энергию в 7 раз большую, чем при использовании обычного портландцемента. По этой причине полученная смесь на его основе начинает набирать прочностные параметры даже, когда на улице отрицательные показатели температуры. На скорость набора прочности немаловажную роль играет марка бетона. Чем она ниже, тем выше максимальная прочность.

Сколько мешков цемента в одном кубе бетона, указано здесь в статье.

Влажность

Если на улице уровень влажность повышен, то это отрицательно влияет на процесс набора прочности. Однако и полное отсутствие влаги делает невозможным процесс гидратации цемента и как результат, твердение полностью останавливается.

Если присутствует максимальная влажность и высокая температура, то скорость набора прочности во много раз повышается. При таком режиме происходит пропаривание материала в автоклавах паром высокого давления.

Влияние таких высоких температурных показателей при минимальной влажности приведет к высыханию. Раствора и снижению скорости твердения. Чтобы можно было избежать такой ситуации, стоит производить увлажнение. В результате таких действий в жаркое время года удастся набрать прочность в минимально возможные сроки.

Специальные добавки

Чтобы бетон смог быстрее набирать прочность, нужно задействовать особые вспомогательные компоненты. Их добавляют при приготовлении раствора. Дозировка зависит от количества цемента. Благодаря таким добавкам бетон способен набрать прочность, соответствующую выбранной марки, всего за 2 недели.

Но достичь таких показателей реально при условии, что процесс твердения осуществляется в летнее время. Для холодной поры необходимо задействовать противоморозные добавки. Благодаря им можно поддерживать в бетоне положительный температурный режим на момент набора прочности.

Электропрогрев

Для ускорения набора прочности бетона в зимнее время задействуют такой метод, как электропрогрев. Еще он носит название контактного обогрева термоопалубкой. При обычных и высоких температурных режимах длительность влияние электропрогрева может достигать 3-8 часов. После этого конструкция уже самостоятельно способна набирать прочностные показатели.

Согласно ГОСТ

Необходимая марка и класс бетона определяется с учетом составленного проекта. Необходимые показатели прочности могут меняться в зависимости от применяемых строительных материалов. Например, при возведении дома на основе легких бетона для основания нет необходимости применять бетон высокой прочности. Когда стены строения будут выполнены из кирпича, то бетон должен иметь высокие прочностные характеристики. Например, для этого используют тяжелый и мелкозернистый бетон по стандарту 26633 ГОСТ.

Для определения прочности применяется ГОСТ 18105-86. В этом случае необходимо подготовить проект или же посмотреть информацию со схожего.

Прочность – это главный показатель качества для бетона ГОСТа любого уровня. Процесс его затвердения начинает происходить уже в первые часы после того, как соединили воду и цемент, а вот его длительность зависит от различных факторов: температуру, влажность, состав бетона. Если вес необходимые условия были соблюдены точно, то процесс набора прочности будет окончен по прошествии 28 дней, а вы сможете приступить к необходимым работам.

Набор прочности бетона по суткам в зависимости от температуры и класса

Твердение бетона представляет собой сложный поэтапный процесс, время достижения требуемых характеристик определяется целым рядом факторов: от правильности подбора состава и пропорций компонентов до условий окружающей среды. Контроль за всеми стадиями бетонирования и ухода обязателен, нормы выдержки в сутках в каждом случае свои, особенно в зимнее время. Исключить риски помогают графики и таблицы прочности, отражающие изменения по часам и в сутках в зависимости от температуры воздуха и других внешних факторов.

Оглавление:

Описание
Устройство
Принцип работы

Понятие прочности, стадии ее набора

Эта характеристика является самой важной, именно она определяет соответствие качеств конструкций ожидаемым условиям эксплуатации. Прочность задается марками (отражающим предельные нагрузки на сжатие в кг/см²) и классом (доверительной вероятностью обеспечения заявленных свойств в 95%). В нормальных условиях ее максимальное марочное значение достигается на 28 сутки после начала бетонирования, за этот промежуток раствор проходит все стадии гидратации цемента, а именно: схватывание и твердение.

Время первой стадии полностью зависит в первую очередь от состава и температурных условий и варьируется от 20 минут до 1 дня. На этом этапе начинается образование внутренних связей, но смесь еще сохраняет подвижность и поддается механическим воздействиям. На практике это означает возможность предотвращения появления крупных трещин в течение первых 1-2 часов после бетонирования путем виброобработки, выравнивания поверхности заливаемых монолитов и поправки формы изготавливаемых изделий.

В зимнее время сама стадия удлиняется на 15-20 часов и затягивается ее начало (в особо сложных условиях – до 10 ч), в жаркую погоду – наоборот. При необходимости ее продления (например, в ходе доставки или заливке большого объема) смесь перемешивают с целью сохранения подвижности и качества в полной мере.

Стадия твердения начинается по окончании схватывания и длится вплоть до 100% вывода из раствора влаги, в ряде случаев она занимает несколько лет. Интенсивность процесса экспоненциальная: максимальная скорость набора прочности наблюдается в первые 3 дня (до 30% от марочной), до 70 % – в течение 7-14 и до 100 % на 28 сутки. Далее он замедляется, но не останавливается никогда, искусственный камень относится к материалам с упрочняющейся со временем структурой. При расчетах и проектировании используются величины, соответствующие выдерживаемой нагрузке на сжатие на 28 день, на практике они могут быть выше на 20 и более %.

График набора прочности

Взаимосвязь между значением этой характеристики и условиями внешней среды отражена в таблице:

Время застывания, сутки	Процентное соотношение прочности в сравнении с нормативом, достигаемым на 28 день в зависимости от температуры окружающего воздуха, °С
Время застывания, сутки	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30
1	20	23	27	30	34	37	39
2	26	30	34	39	43	47	50
3	30	35	41	45	50	52	56
4	34	40	46	50	55	58	63
5	39	44	51	55	60	63	68
6	42	48	54	59	64	68	72
7	45	52	58	63	68	72	76
10	53	60	67	72	77	82	85
14	60	68	74	81	86	690	95
21	70	76	83	91	97	> 100	> 100
28	75	83	90	100	> 100	> 100	> 100

Набор прочности бетона в зависимости от температуры можно отследить визуально, по специальному графику, но табличными значениями пользоваться удобнее. Чаще всего эти данные используются с целью вычисления сроков выдерживания в опалубке и дозревания состава после ее демонтажа. Также они помогают отследить влияние изменений температуры на достигаемые характеристики.

Оптимальными условиями признаны +20° C, в этих пределах и с уровнем влажности не ниже нормы ЦПС набирает марочную прочность равномерно, без создания зон внутреннего напряжения и без растрескивания.

Факторы влияния и ускорения

К главным критериям относят:

Внешние условия среды в ходе схватывания и застывания. Помимо температуры воздуха на величину итоговой прочности оказывает влияние влажность (чем она будет выше, тем лучше) и состояние основания (опалубка и грунт не должны быть холодными, зимой их рекомендуется предварительно подогревать).
Бетонный состав: тип, доля и активность вяжущего, пропорции сухих компонентов, соотношение В/Ц. Качество заполнителей на скорость набора марочной прочности влияет слабо, но итоговое значение от этого фактора зависит напрямую.
Степень уплотнения и однородность. Наличие сухих участков нарушает процессы гидратации; растворы, уложенные с применением виброоборудования, имеют лучшие показатели прочности и застывают точно по графику.
Время от начала заливки. Игнорирование нормативно-безопасных и оптимальных сроков последующих строительных работ влияет на целостность заливаемых конструкций.

Лучшие результаты достигаются при выдержке при оптимальной температуре и влажности в пределах указанной временной нормы, но в ряде случаев набор прочности требуется ускорить. Чаще всего такая ситуация возникает зимой из-за риска замерзания воды. Среди принимаемых мер выделяют ввод ускорителей и противоморозных добавок, обгорев опалубки, грунта или самого бетона электрокабелем, установку тепловых пушек, снижение В/Ц соотношения без потерь пластичности.

набор прочности бетона по времени, часы, сутки.

Таблица — набор прочности бетона по времени, часы, сутки.

Набор прочности бетона (в часах)

Срок твердения, часы	Температура твердения бетона
	0°С	5°С	10°С	15°С	20°С	25°С	30°С
	прочность бетона на сжатие % от 28-суточной
4	6	7	8	10	12	13	14
8	10	12	13	16	18	20	22
12	13	16	18	21	23	25	27
16	16	19	22	24	27	30	32
20	18	21	24	27	31	33	36
24	20	23	27	30	34	37	39
28	22	25	29	32	37	30	42
32	23	27	31	34	38	42	45
36	24	28	32	36	40	43	47
40	25	29	33	37	42	44	48
44	25	29	34	38	43	46	49
48	26	30	34	39	43	47	50

Набор прочности бетона (в сутках)

Срок твердения, сутки	Температура твердения бетона
	0°С	5°С	10°С	15°С	20°С	25°С	30°С
	прочность бетона на сжатие % от 28-суточной
1	20	23	27	30	34	37	39
2	26	30	34	39	43	47	50
3	30	35	41	45	50	52	56
4	34	40	46	50	55	58	63
5	39	44	51	55	60	63	68
6	42	48	54	59	64	68	72
7	45	52	58	63	68	72	76
10	53	60	67	72	77	82	85
14	60	68	74	81	86	690	95
21	70	76	83	91	97	>100	>100
28	75	83	90	100	>100	>100	>100

Твердение и набор прочности бетона

Содержание статьи:

Схватывание и твердение

Прочность бетона считается его основным свойством и отражает качество монолитной конструкции, так как напрямую связана со структурой бетонного камня. Твердение бетона – сложный физико-химический процесс, при котором взаимодействуют цемент и вода. В результате гидратации цемента образуются новые соединения, и формируется бетонный камень.

При твердении бетон набирает прочность, но происходит это не одномоментно, а в течение длительного периода времени. Набор прочности бетона происходит постепенно – в течение многих месяцев.

Набор прочности условно делят на два этапа:

1. Стадия первая — схватывание бетона

Схватывание происходит в первые сутки с момента приготовления бетонной смеси. Время схватывания бетонной смеси напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. При температуре 20 °С процесс схватывания занимает всего 1 час: цемент начинает схватываться примерно через 2 часа с момента затворения цементного раствора, а окончание схватывания происходит примерно через 3 часа. С понижением температуры начало этой стадии отодвигается, а длительность значительно увеличивается. Так, при температуре воздуха около 0 °С период схватывания бетона начинается через 6-10 часов после затворения бетонной смеси и растягивается до 15-20 часов. При повышенных температурах период схватывания бетонной смеси сокращается и может достигать 10-20 минут.

В течение периода схватывания бетонная смесь остается подвижной и на неё можно воздействовать. Благодаря механизму тиксотропии (уменьшение вязкости субстанции при механическом воздействии) при перемешивании несхватившегося до конца бетона, он остается в стадии схватывания, а не переходит в стадию твердения. Именно это свойство бетонной смеси используют при её доставке на бетоносмесителях: смесь постоянно перемешивается в миксере, чтобы сохранить её основные свойства. Во вращающемся миксере автобетоновоза бетон не твердеет в течение длительного времени, но при этом с ним происходят необратимые последствия (говорят бетон «сваривается»), что в дальнейшем значительно снижает его качества. Особенно быстро бетонная смесь сваривается летом.

2. Стадия вторая — твердение бетона

Твердение бетона наступает сразу после схватывания цемента. Процесс твердения и набор прочности продолжается в течение нескольких лет. При этом марка бетона определяется в возрасте 28 суток. Процесс набора прочности и график набора прочности описаны ниже.

Как и сколько бетон твердеет и набирает прочность

Класс бетона по прочности оценивают в возрасте 28 суток. Для испытаний берут образцы в форме стандартного куба со стороной 15 см, испытуемый образец при этом выдерживают при температуре 20±3°С и относительной влажности воздуха 95±5%. Эти параметры хранения бетонной смеси и есть нормальные условия твердения бетона, а сама камера для хранения испытуемых образцов называется камерой нормального хранения (НХ).

При отклонении температуры твердения в большую сторону от «нормальной» получают твердение бетона при повышенной температуре, а при отклонении в меньшую – твердение при пониженной температуре.

В таблице приведена информация о наборе прочности бетона марок М200 — М300 на портландцементе М-400, М-500 в первые 28 суток в зависимости от среднесуточной температуры:

График набора прочности при различных температурах твердения приведен ниже (за 100% берется набор марочной прочности в первые 28 суток):

Для справки: данными вышеприведенной таблицы и графика можно воспользоваться для определения срока распалубки монолитной железобетонной конструкции, который в соответствии с нормативными документами наступает с того момента, когда бетонная смесь наберет 50-80% от своей марочной прочности (подробнее в статьях «Когда снимать опалубку» и «Уход за бетоном»).

Для твердения бетона характерны следующие особенности:

чем ниже температура окружающего воздуха, тем медленнее происходит твердение и нарастает прочность;
при температуре ниже 0°С вода, необходимая для гидратации цемента, замерзает и твердение прекращается. При последующем повышении температуры твердение и набор прочности возобновляются;
при прочих равных условиях во влажной среде к определенному сроку бетон приобретает прочность выше, чем при твердении на воздухе;
в сухих условиях дальнейшее твердение замедляется и практически прекращается, из-за отсутствия влаги, необходимой для гидратации цемента;
при повышении температуры до 70-90° С и максимальной влажности скорость нарастания прочности значительно увеличивается. Именно такие условия создают при пропаривании бетона паром высокого давления в автоклавах.

Заметим, что скорость набора прочности бетона – величина непостоянная. Твердение имеет наибольшую интенсивность в первые 7 суток с момента заливки бетонной смеси. При нормальных условиях твердения через 7—14 дней бетон набирает 60—70% от своей 28-дневной прочности. В дальнейшем набор прочности не прекращается, но происходит гораздо медленнее, а к трехлетнему возрасту прочность бетона может достигать 200-250% от величины, определенной в возрасте 28 суток.

От чего зависит набор прочности и твердение

На набор прочности бетона влияют множество факторов, среди них можно выделить следующие:

тип цемента, используемого при производстве бетонной смеси;
температура, при которой происходит твердение бетона;
водоцеметное отношение;
степень уплотнения бетонной смеси.

Влияние каждого из вышеперечисленных факторов на твердение и набор прочности приведено ниже в виде таблицы и графиков.

Зависимость от типа цемента и температуры твердения:

Ниже приведены данные по набору тяжелым бетоном относительной прочности в зависимости от вышеуказанных двух параметров (типа цемента и температуры твердения).

Время твердения, суток	Тип цемента	Относительная прочность бетона при различных температурах твердения
Время твердения, суток	Тип цемента	30 ^оС	20 ^оС	10 ^оС	5 ^оС
1	Б	0,45	0,42	0,26	0,16
	Н	0,37	0,34	0,21	0,12
	М	0,23	0,19	0,11	0,06
2	Б	0,58	0,58	0,37	0,22
	Н	0,52	0,5	0,32	0,19
	М	0,38	0,34	0,21	0,12
3	Б	0,65	0,66	0,43	0,26
	Н	0,6	0,6	0,38	0,23
	М	0,47	0,45	0,28	0,17
7	Б	0,78	0,82	0,54	0,33
	Н	0,75	0,78	0,51	0,31
	М	0,67	0,68	0,44	0,27
14	Б	0,87	0,92	0,61	0,38
	Н	0,85	0,9	0,6	0,37
	М	0,81	0,85	0,56	0,34
28	Б	0,93	1,0	0,71	0,45
	Н	0,93	1,0	0,7	0,43
	М	0,93	1,0	0,67	0,41
56	Б	0,98	1,06	0,8	0,51
	Н	1,0	1,08	0,79	0,49
	М	1,0	1,12	0,76	0,47

М – медленнотвердеющий портландцемент;
Н – нормальнотвердеющий портландцемент;
Б – быстротвердеющий портландцемент.

Промежуточные значения – определяются интерполяцией;

1 (единица) относительной прочности – прочность бетона через 28 суток при температуре твердения 20 ^оС. При включении в состав бетонной смеси добавок, способных повлиять на динамику процесса твердения, – скорость набора прочности изменяется.

Зависимость прочности бетона от уплотнения и водоцеметного отношения:

График набора прочности бетона в зависимости от температуры

Сегодня бетон является самым популярным материалом для строительства. Широкое распространение этому материалу принесла высокая прочность. Чтобы получить максимальный показатель, необходимо учитывать ряд факторов, среди которых мы выделим температуру. Мы подробно разберем процесс формирования бетона и узнаем, сколько нужно времени для полного застывания в тех или иных условиях. Освоить материал помогут вспомогательные таблицы и графики.

Основными факторами, которые влияют на процесс набора прочности, являются:

температура окружающей среды;
время застывания;
влажность воздуха;
марка.

Также стоит учитывать соотношение цемента и воды в смеси, пропорции ингредиентов, способ перемешивания, скорость укладки и регулярность увлажнения. Максимально качественный результат можно получить только при использовании спецтехники. Ручное замешивание не сможет довести смесь до идеальной однородной массы. Это важно для возведения промышленных объектов, но для частного одноэтажного дома способ замеса особой роли не сыграет.

Стадии набора прочности и влияние температуры

Вы наверняка знаете, что для достижения марочного значения бетона требуется 28 дней. Это общая цифра, которая на деле может отклоняться в большую или меньшую сторону. Чтобы возвести надежную постройку, нужно понимать сам процесс набора прочности, он состоит из двух стадий:

На первой стадии смесь схватывается – все компоненты бетона соединяются между собой.
На второй материал набирает прочность и твердеет.

Первая стадия

Схватывание обычно завершается в течение первых 24 часов с момента заливки. Температура окружающей среды напрямую влияет на скорость завершения первой стадии. Если на улице 20°C и выше, то весь процесс может занять 5 часов. Начинается схватывание через 2-3 часа после замешивания раствора, а завершается через 3 часа. Если речь идет о работе осенью/зимой, то схватывание может длиться больше суток. В холодную пору строительство не прекращается, к примеру, при температуре в 0°C процесс начинается через 7-10 часов после замешивания смеси, после заливки схватывание может длиться до 24 часов.

Важно! Стоит понимать, что на протяжении первой стадии раствор бетона остается подвижным. В это время строитель может повлиять на форму изготавливаемой конструкции. Чтобы уменьшить вязкость раствора используется механизм тиксотропии. За счет этой особенности в бетономешалке смесь долго находится на первой стадии.

Вторая стадия

Когда первая стадия завершена, материал начинает твердеть. Необходимую прочность бетон набирает уже через четыре недели, но окончательный набор прочности завершится только через несколько лет. Марку бетона специалисты смогут определить через 28 дней. Набор прочности бетона в зависимости от влажности и температуры проходит с разной скоростью. В первые 5-6 дней после заливки процесс протекает наиболее интенсивно. После первых трех суток материал получит 30% прочности от марочного значения, которое мы узнаем только через 4 недели.

Через две недели после заливки бетон наберет до 70% прочности, а через 90-100 дней прочность превысит марочный показатель на 20%. Прекратится процесс через несколько лет, но прочность изменится незначительно. При проверке бетона, залитого 3 года назад, можно узнать, что его прочность вдвое превысила марочный показатель.

На таблице ниже показано, как длительность набора прочности зависит от температуры:

Температура

Чем теплее на улице, тем быстрее увеличивается показатель прочности материала. Эта схема работает и наоборот. Процесс полностью остановится при отрицательных температурах. Происходит это из-за того, что вода, обеспечивающая гидратацию цемента, замерзает. Процесс продолжится после повышения температуры воздуха. В России есть много мест, где температура редко превышает 5°C.

Время набора прочности заготавливаемого бетона можно уменьшить при помощи добавления специальных модификаторов. Касается это и температуры, при которой процесс останавливается. Сегодня в холодных регионах используются добавки, которые позволяют смеси набирать прочность при минусовых температурах. Стоит упомянуть и про быстроотвердевающие модификаторы, за счет которых марочная прочность набирается уже через две недели.

Повышение температуры существенно ускоряет созревания материала. К примеру, при 40°C марочное значение марки можно получить уже через 5-7 дней. Профессионалы рекомендуют выполнять строительные работы именно в теплое время года, так как сроки строительства существенно сокращаются.

Зимой, помимо добавок, вам понадобится подогрев материала. Самостоятельно обеспечить нужную температуру для опалубки и самой смеси крайне сложно. Сделать это можно только при помощи дополнительного оборудования и теплоизолирующих материалов. При перегреве раствор и вовсе испортится, порог приходится на 90°C.

График набор прочности

Изучите график набора прочности бетонной смеси, чтобы понять, как процесс твердения зависит от температурных показателей. На графике набора показателя прочности бетона показан процесс твердения бетона M400, кривые для других марок будут меняться. Изучив процесс, вы поймете, сколько нужно суток для достижения разных уровней прочности. Первая линия соответствует 5°C, последняя – 50°C, то есть каждая кривая относится к определенному температурному уровню:

График набор прочности по суткам

Специалисты при помощи этого графика могут определить, когда нужно проводить распалубку монолитного фундамента. По правилам, опалубку можно демонтировать после преодоления 50% прочности от марочного значения бетона. Обратите внимание, что при температуре 10°C или ниже значение марки будет достигнуто только через 4-5 недель. Чтобы ускорить процесс, следует обеспечить подогрев смеси.

Заключение

Как показывает практика, существует множество причин изменения прочностных показателей бетона. Важно учитывать пропорции, качество компонентов, особенности местности и, конечно же, температуру.

Набор прочности бетона.

Твердение бетона представляет собой сложное физико-химическое явление, при котором цемент, взаимодействуя с водой, образует новые соединения. Вода проникает вглубь частиц цемента постепенно, в результате все новые его порции вступают в химическую реакцию. Поэтому бетон твердеет постепенно, даже через несколько месяцев твердения внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой. Рост прочности бетона в значительной степени зависит от температуры, при которой происходит твердение. При нормальных условиях твердения нарастание прочности бетона происходит довольно быстро и бетон на портландцементе через 7-14 дней после приготовления набирает 60-70% своей 28-дневной прочности. Затем рост прочности замедляется.

Иногда используют дорогостоящий глиноземистый цемент, который через сутки твердения дает 80-90% 28-дневной прочности. Ускоряют процесс твердения быстротвердеющие портландцементы, а также жесткие бетонные смеси на обычных цементах.

Для ускорения твердения бетона могут применяться добавки-ускорители, вводимые при приготовлении бетонной смеси.

При твердении бетона всегда изменяется его объем. Твердея, бетон дает усадку, которая в поверхностных зонах происходит быстрее, чем внутри, поэтому при недостаточной влажности бетона в период твердения на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины. Также, трещинообразование возможно в результате неравномерного разогрева бетона вследствие выделения тепла при схватывании цемента.

Рис. 6.1. Усредненные кривые набора прочности бетона В15-В25 на сжатие на портландцементе М400 — М500 по дням в зависимости от температуры выдерживания.

Точно рассчитать срок набора прочности бетона в конструкции в условиях строительной площадки невозможно, даже при гарантированном качестве товарной смеси, из-за перепадов температур и изменения влажности окружающей среды.

В условиях производства работ в зимнее время для обеспечения требуемого качества бетона проводят дополнительные технологические мероприятия. При отрицательных температурах замерзает содержащаяся в бетоне свободная вода, образуются кристаллы льда большего объема, чем имела вода. Поэтому в порах бетона развивается большое давление, приводящее к разрушению структуры еще не затвердевшего бетона и снижению его конечной прочности. Конечная прочность снижается тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон. Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания цемента. Для снижения температуры кристаллизации воды в состав бетона вводят противоморозные химические добавки. Для создания благоприятных условий набора прочности бетоном применяют различные способы поддерживания температурно-влажностного режима выдерживания, такие как, электрообогрев, обогрев паром и устройство «термоса». Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды. Некоторые добавки могут вызывать коррозию арматуры, что снижает прочность сцепления бетона с профилем арматуры, ухудшать удобоукладываемость и вызывать образование высолов на поверхности конструкций. Противоморозные химические добавки в основном приводят к замедлению набора прочности бетоном по сравнению со скоростью твердения бетона в нормальных условиях.

Твердение бетона с добавками.

ПКБ Аксис

Строительный миф №2. Нужно ли после заливки бетона ждать 28 суток?

Вопрос: сколько нужно ждать, пока произойдет затвердения бетона? Как и за какое время бетон набирает прочность? Действительно ли нужно ждать 28 суток после того, как залит бетон? Когда можно нагружать бетонные конструкции?

Каждому застройщику или строителю выгоднее построить конструкцию, здание или сооружение за кратчайшие сроки. Но бытует целый ряд мнений о том, что необходимо после выполнения работ по бетонированию конструкций ждать пока конструкция «затвердеет», чтоб потом приступить к следующему этапу строительства.

Как и за какое время бетон набирает прочность?

Нужно ли после заливки бетона ожидать 28 суток?

Для правильного вывода необходимо проанализировать нормативные документы и определить режим, этапы и сроки строительства.

При выполнении бетонных работ сталкиваются с двумя актуальными вопросами:

Через какое время можно снимать опалубку?
Через какое время можно нагружать железобетонный элемент или конструкцию?

Рассмотрим последовательно эти вопросы.

Для сборных железобетонных изделий очень важно определить отпускную прочность.

Отпускная прочность – это набранная прочность бетона, устанавливаемая нормативами, при которой железобетонное изделие возможно поставлять с завода на строительную площадку.

Величина отпускной прочности устанавливается согласно ГОСТов или других нормативных документов в зависимости от:

вида и размера конструкции;
состава бетона;
условий твердения;
температуры окружающей среды и климатических условий региона;
сроком и величины загрузки;
условия транспортировки.

Ниже, в таблице 1 приводятся в зависимости от вида и класса бетона, усредненные значения отпускной прочности в процентах от проектной.

Таблица 1

Вид бетона	Отпускная прочность (% от проектного класса бетона)
Тяжелый бетон и бетон на пористом заполнителе с классом С10 и выше	50 %
Тяжелый бетон класса С7,5 и ниже	70 %
Бетон на пористом заполнителе, класс С7,5 и ниже	80 %
Бетон всех видов и классов при автоклавном твердении	100 %

Итак, отпускная прочность сборных железобетонных изделий в зависимости от целого ряда факторов составляет 50÷100% от проектной. Вывод №1: при достижении отпускной прочности можно уже производить монтаж и затем нагружать железобетонные конструкции, с расчетом на то, что полное нагружение (100%) наступит не позже 28 суток от момента изготовления изделий. Более конкретный порядок и сроки нагружения сборных конструкций оговаривается в ППР (проект производства работ).

Также в строительстве существует такое понятие, как распалубочная прочность.

Распалубочная прочность – это минимальная набранная прочность бетона, при которой возможно извлечь опалубку, не повреждая бетон. Для сборных железобетонных изделий опалубочная прочность должна быть достаточная для безопасной транспортировки. Условия и скорость набора прочности для каждого изделия или конструкции определяются предприятием-изготовителем.

В условиях стройплощадки, при изготовлении монолитных конструкций распалубку, как правило выполняют непосредственно перед началом загружения конструкции.

СНиП 3.03.01-87 устанавливает следующие условия распалубки железобетонных конструкций ( смотри таблицу 2).

Таблица 2

Параметр	Распалубочная прочность (% от нормативной, на 28 сут)
Прочность бетона (в момент распалубки конструкций), не ниже:
— теплоизоляционного	0,5 МПа
— конструкционно-теплоизоляционного	1,5 МПа
— армированного	3,5 МПа, но не менее 50 % проектной прочности
— предварительно напряженного	14,0 МПа, но не менее 70 % проектной прочности
Распалубка железобетонных конструкций с последующей обработкой бетона (п. 2.34)	70 % от проектной прочности

Российский нормативный документ ТР 80-98 «Технические рекомендации по технологии бетонирования безобогревным способом монолитных конструкций с применением термоса и ускоренного термоса» приводит следующие разрешения по распалубки и нагрузки конструкций, таблица 3.

Необходимая прочность бетона для распалубки и нагрузки конструкции:

Таблица 3

Строительные конструкции	Фактическая нагрузка, % от нормативной
	свыше 70%	70% и менее
	прочность бетона, % от проектной
Боковые щиты опалубки на фундаменте и колоннах, стенах, ригелей и балок допускается при нормальных условиях твердения	Снимать через 6 — 72 ч
Несущие щиты опалубки	100	См. ниже
Длина пролета несущих железобетонных плит до 3 м	100	70
Длина пролета несущих железобетонных плит (кроме плит) до 6 м	100	70
Колонны, несущие конструкции (балки, ригели, плиты) пролетом 6 м и более	100	80
Конструкции с напрягаемой арматурой	100	80

Примечания:

Следует твердо помнить, что полностью на 100 % загружать конструкцию можно только, когда бетон наберет свою полную проектную прочность.
Снимать боковые щиты ненесущей части опалубки можно при условии, когда разность температур между бетоном и наружным воздухом соответствует следующему условию:

Dt = 20 °С для конструкций с М_п = 2 – 5;
Dt = 30 °С для конструкций с М_п больше 5, где М_п — модуль поверхности конструкции (отношение суммы площадей охлаждаемых поверхностей конструкций в м² к ее объему в м³), м^-1.

Дальнейшие мероприятия по выполнению опалубочных работ и движение работников по железобетонным конструкциям допускается, когда прочность бетона составляет 1,5 МПа и более. (СНиП 3.03.01-87, п. 2.17). Также, в этом нормативном документе есть указание (п.2.110), что при использовании промежуточных опор (подпорок) для перекрытия пролетов, при частичной или последовательной снятии опалубки, допустимая распалубочная прочность может быть понижена, а это означает большую оборачиваемость опалубки и уменьшения сроков строительства. Более конкретные мероприятия по раннем снятие опалубки должно определятся исходя из конкретных условий строительства и освещаться в ППР.

Некоторые литературные источники указывают следующие значения для распалубки железобетонных конструкций, табл. 4:

Таблица 4

Конструкция	Минимальная распалубочная прочность (% от нормативной, на 28 сут)
Железобетонные плиты и своды с длиной пролета до 2 м	50%
Железобетонные балки с длиной пролета до 8 м	70%
Все несущие железобетонные конструкции с длиной пролета более 8 м	100%
Железобетонные конструкции с жесткой арматурой (колоны, армированные сварными несущими двутавровыми балками)	25%

Вывод №2: исходя из всего выше приведенного и анализируя все таблицы по распалубочной прочности бетона и его нагружении, распалубочная прочность находится в пределах 50…80% от проектной. Тогда:

распалубку конструкции допускается проводить, когда фактическая прочность бетона достигнет 70% от проектной, и в этом случае можно постепенно загружать дальше;
распалубку конструкции допускается проводить, при фактической прочности 50% от проектной, только необходимо установить дополнительные опоры для страховки и исключения прогибов. В этом случае также можно постепенно нагружать конструкцию (ставить опалубку, кладку, и т.д.).

Через сколько времени бетон может набрать распалубочную прочность, при которой можно еще и нагружать конструкцию?

Как уже выше вспоминалось, при разных условиях (температура, влажность, атмосферные осадки и т.д.) разный бетон набирают прочность по разному. На рис. 2 приведен график скорости набора прочности в зависимости от температуры ТВО (тепло влажностной обработки).

Из графика видно, что в лабораторных условиях при постоянной температуре 60°С среднюю распалубочную прочность бетон (70%) приобретает через 32 часа (1,3 сут), а при температуре 30°С – приобретает примерно за 4 сут.

Так как на строительных объектах, в течении суток температура окружающего воздуха колеблется, то берут во внимание среднесуточную температуру, которая летом составляет 18…28°С, а осенью достигает и 5…10°С. При таких температурах бетон будет набирать прочность намного медленнее.

Рис. 1. График скорости набора прочности бетона в зависимости от температуры ТВО (тепло влажностной обработки) [1]

На предприятиях по изготовлению бетона и конструкций из него, должны быть графики набора прочности бетона определенного состава. Для примерного определения прочности конкретного бетона, можно воспользоваться графиками набора прочности в зависимости от вида цемента, температуры и класса бетона (рис. 2) из нормативных документов [2, 3].

Ниже приведен рост прочности бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха или ТВО, (в % от R₂₈):

а) класс С15–С25 на основе портландцемента марки М400

б) класс С30 на основе портландцемента марки М500

в) класс С15–С25 на основе шлакопортландцемента марки М400

г) класс С40 на основе портландцемента марки М600

д) быстротвердеющий высокоактивный портландцемент (БТЦ)

Графики набора прочности (табл. 5-9)

Набор прочности бетона класса С15 – С25 на портландцементе марки М400 (% от R₂₈):

Таблица 5

Возраст бетона, сут.	Температура бетона, °С
Возраст бетона, сут.	-3	0	5	10	20	30	40	50	60
1/2	—	1	4	5	12	17	28	38	50
1	3	5	9	12	23	35	45	55	63
2	6	12	19	25	40	55	65	75	80
3	8	18	27	37	50	65	77	85	—
5	12	28	38	50	65	78	90	—	—
7	15	35	48	58	75	87	98	—	—
14	20	50	62	72	87	100	—	—	—
28	25	65	77	85	100	—	—	—	—

Набор прочности бетона класса С30 на портландцементе марки М500 (% от R₂₈):

Таблица 6

Возраст бетона, сут.	Температура бетона, °С
Возраст бетона, сут.	-3	0	5	10	20	30	40	50	60
1	—	8	12	18	28	40	55	65	70
2	—	16	22	32	50	63	75	85	90
3	10	22	32	45	60	74	85	92	98
5	16	32	45	58	74	85	96	—	—
7	19	40	55	66	82	92	100	—	—
14	25	57	70	80	92	100	—	—	—
28	30	70	90	90	100	—	—	—	—

Набор прочности бетона класса С15 – С25 на шлакопортландцементе марки М400 (% от R₂₈):

Таблица 7

Возраст бетона, сут.	Температура бетона, °С
Возраст бетона, сут.	-3	0	5	10	20	30	40	50	60
1/2	—	—	2	4	7	20	25	32	42
1	—	3	6	10	16	30	40	50	65
2	3	8	12	18	30	40	60	75	90
3	5	13	18	25	40	55	70	90	—
5	8	20	27	35	55	65	85	—	—
7	10	25	34	43	65	70	92	—	—
14	12	35	50	60	80	96	100	—	—
28	15	15	65	80	100	—	—	—	—

Набор прочности бетона класса С40 на портландцементе марки М600 (% от R₂₈):

Таблица 8

Возраст бетона, сут	Температура бетона, °С
Возраст бетона, сут	0	5	10	20	30	40
1	8	13	21	32	45	59
2	17	25	36	52	65	75
3	23	35	46	62	74	83
7	42	57	68	83	90	98
14	58	73	82	94	100	—
28	71	83	92	100	—	—

Набор прочности бетона с применением противоморозных добавок:

Таблица 9

Противоморозная добавка	Вид вяжущего	Температура твердения бетона, °С	Прочность бетона, % от R₂₈ при твердении на морозе через число суток
Противоморозная добавка	Вид вяжущего	Температура твердения бетона, °С	7	14	28	90
1) Нитрит натрия (в водном растворе), NaNO₂	портландцемент	-5	25	40	60	100
		-10	15	25	35	70
		-15	5	10	20	50
2) Нитрит натрия кристаллический, NaNO₂	портландцемент	-5	25	40	60	100
		-10	15	25	35	70
		-15	5	10	20	50
3) Нитродап	шлакопортландцемент	-5	15	25	45	90
		-10	10	15	25	60
		-15	—	5	15	40

Вывод №3: из графиков и таблиц видно, что бетон на основе портландцемента при среднесуточной температуре 10 и выше набирает 50% прочности от проектной за 5…7 суток, а бетон на шлакопортландцементе набирает при тех же самых условиях – за 14 и более суток. Зимой при отрицательных температурах с применением даже противоморозных добавок (табл.9) бетон набирает проектную прочность за 90 суток и больше. Для ускорения времени набора требуемой прочности при зимнем бетонировании необходимо использовать электропрогрев.

Для быстрого набора прочности, согласно СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции. 2. Бетонные работы» (п. 2.15) за бетоном нужен соответствующий уход. Уход за бетоном начинается сразу после укладки его в опалубку и продолжают до момента распалубки. Бетон следует хранить от прямого попадания солнечных лучей и атмосферных осадков, ветра, а также создать тепловлажностные условия для его твердения (накрыть пленкой). Рекомендуется бетон изготовленный на портландцементе в течении 7 суток поливать водой, а на основе малоактивных и шлакопортландцементах поливать не менее 14 суток. При температуре воздуха 15°С рекомендуется поливать бетон через 3 часа в течении первых 3 суток. При средней температуре воздуха от +5 до 0°С полив и смачивания бетона не осуществляется. Полная нагрузка (расчетная) железобетонных конструкций допускается только после того, как бетон будет иметь проектную прочность.

График прочности на сжатие в зависимости от возраста бетона с кальцием …

Контекст 1

… и цемент Burham с и без хлорида кальция для возраста 7, 14, 21 и 28 дней гидратации приведены в таблицах 2 и 3. Все производимые бетонные кубы находятся в диапазоне от 2300 кг / м 3 до 2600 кг / м 3. Плотность всех испытанных образцов находилась в пределах нормы для бетона [14]. Было замечено, что плотность бетона увеличивалась с течением времени независимо от того, содержит он CaCl или нет.В таблицах 4 и 5 показаны результаты испытаний средней прочности на сжатие бетонных кубов, отлитых из трех марок цемента с добавкой хлорида кальция и без добавки хлорида кальция соответственно. Таблицы показывают, что прочность на сжатие бетонных кубиков, изготовленных из цемента Dangote, Elephant и Burham с хлоридом кальция, была выше, чем прочность на сжатие бетонных кубиков, изготовленных без хлорида кальция, при разных сроках выдержки. Наивысшая прочность на сжатие была получена у бетона, изготовленного из цемента марки Dangote, содержащего хлорид кальция, в то время как самая низкая прочность на сжатие была получена из бетона, изготовленного из цемента марки Elephant без хлорида кальция.Результаты представлены графически на рисунках 3 и 4. Результаты испытания средней прочности на сжатие через 7, 14, 21 и 28 дней, показанные в таблицах 4 и 5, показывают, что прочность на сжатие бетонных кубиков, изготовленных из цемента Elephant с хлоридом кальция. меньше, чем у цемента Dangote и Burham с хлоридом кальция. Было замечено, что прочность на сжатие бетонных кубиков, изготовленных из цемента Dangote, Elephant и Burham с хлоридом кальция, увеличивается с увеличением возраста выдержки почти с той же скоростью, но бетон, изготовленный из цемента Burham с хлоридом кальция, имеет самую высокую прочность на сжатие.Безусловно, прочность на сжатие бетонных кубиков, изготовленных из цемента Dangote, Elephant и Burham с хлоридом кальция, выше, чем прочность на сжатие бетонных кубиков, изготовленных из цемента Dangote, Elephant и Burham без хлорида кальция при разном отверждении …

Прочность бетона при 7 Таблица дней

Прочность бетона через 7 дней часто измеряется, даже если указанная прочность бетона на сжатие измеряется через 28 дней. Часто бывает необходимо измерить прочность бетона на сжатие через 7 и 28 дней, поэтому во время заливки берутся несколько проб бетонных кубов.

Существует ряд методов, которые можно использовать для оценки требуемой прочности бетона на сжатие через 7 дней. Ниже описаны наиболее популярные методы. Таблица CivilWeb Concrete Strength at 7 Days была разработана для выполнения этого анализа с использованием трех методов. Кривая увеличения прочности бетона может быть оценена либо с использованием результатов испытаний двух бетонных кубов, либо рассчитана на основе заданной прочности на сжатие через 28 дней с использованием двух методов.

Прочность бетона через 7 дней

Прочность бетона на сжатие через 7 дней часто требуется по двум причинам.Во-первых, может потребоваться начать загрузку бетонного элемента примерно через неделю, чтобы выполнить программу строительства. Это обычное явление в многоэтажных зданиях, где необходимо загрузить один этаж, чтобы завершить строительство следующего, или на бетонных дорогах и тротуарах, которые необходимо открыть для движения транспорта как можно скорее, чтобы минимизировать нарушения.

Вторая причина в том, что качество бетона можно проверить, не дожидаясь 28 дней. Благоприятный результат испытания бетонного куба на прочность через 7 дней дает хорошее указание на то, что бетон будет соответствовать указанной прочности бетона на сжатие.

Понятие зрелости бетона

Бетон набирает прочность за счет продолжающегося процесса гидратации цемента. Бетон набирает прочность с момента его укладки и начинает увлажняться. Большая часть этого увеличения прочности произойдет в первые несколько дней после укладки, но более медленные химические реакции будут продолжаться в течение многих лет после укладки, особенно если бетон имеет доступ, например, к влаге из воздуха.

Характерные значения прочности на сжатие обычно указываются исходя из прочности на сжатие в течение 28 дней.Во многих случаях 28-дневная прочность достигает оптимального уровня, достаточного для того, чтобы бетон набрал большую часть своей прочности, но до того, как ожидается, что он выдержит значительную нагрузку.

Однако в некоторых случаях 28 дней может оказаться слишком долгим ожиданием, прежде чем станет известно качество бетона. Это происходит, например, когда бетонная дорога должна быть открыта через неделю или около того после заливки или когда необходимо использовать прочность бетонной балки, чтобы построить следующий уровень в здании. В этих случаях оценка пригодности бетона должна быть произведена на основе испытаний бетонных кубов в гораздо более раннем возрасте.Это часто происходит через 7 или 14 дней, но может быть и через 3 дня. Для того, чтобы эти результаты были значимыми, необходимо разработать взаимосвязь зрелости с использованием конкретного метода зрелости, такого как описанный ниже, чтобы связать результаты испытаний на прочность при сжатии в раннем возрасте и 7 дней с заданной 28-дневной прочностью.

Испытание бетонной зрелости

Испытание на зрелость бетона может быть выполнено с использованием тех же испытаний бетонного куба, которые используются для общих испытаний прочности на сжатие и испытаний на соответствие.Тестирование зрелости обычно включает в себя 3 дня, 7 дней прочности куба и 28 дней. При необходимости проверка зрелости может включать более длительные периоды от 60 до 90 дней. Дополнительная информация об измерении прочности бетона через 7 дней включена в нашу публикацию «Испытание бетонного куба».

Кривые увеличения прочности бетона

Результаты испытаний бетона на зрелость затем преобразуются в кривую увеличения прочности бетона для данной конкретной бетонной смеси. Эта кривая увеличения прочности бетона может затем использоваться для оценки долговременной прочности бетона на сжатие по результатам 7-дневной прочности на сжатие.Прочность бетона на сжатие за 7 дней также можно определить из кривых увеличения прочности бетона, если это считается более подходящим, чем графическое решение.

Скорость увеличения прочности бетона будет зависеть от используемых вяжущих материалов. Обычный портландцемент набирает прочность аналогично приведенному ниже графику, при этом через 7 дней прочность бетона составляет около 60% от 28-дневной прочности. Доступны быстро схватывающиеся цементы, которые могут получить значительную прочность на сжатие за несколько часов.Эти высокопрочные бетоны часто используются для быстрого открытия ремонтных работ бетонных дорог после укладки. И наоборот, низкотемпературные цементы и цементы, смешанные с GGBS или летучей золой, потребуют больше времени, чтобы достичь своей проектной прочности, иногда 6 месяцев или более. Это нужно будет учесть в спецификации.

Темпы прироста прочности различны для каждой смеси, и по этой причине поставщик бетона должен предоставить кривую или формулу прироста прочности бетона или определить в результате долгосрочных испытаний этой конкретной бетонной смеси.Затем это можно использовать для оценки результатов ранних испытаний прочности на соответствие требуемой прочности через 28 дней. Типичная кривая увеличения прочности бетона (построенная в логарифмической шкале) представлена ниже.

Глава 3 — Летучая зола в портландцементном бетоне. Факты о летучей золе для дорожных инженеров.

Факты о летучей золе для дорожных инженеров

Глава 3. Летучая зола в портландцементном бетоне

Введение

Использование летучей золы в портландцементном бетоне (PCC) имеет много преимуществ и улучшает характеристики бетона как в свежем, так и в затвердевшем состоянии.Использование летучей золы в бетоне улучшает обрабатываемость пластичного бетона, а также прочность и долговечность затвердевшего бетона. Использование летучей золы также экономично. Когда в бетон добавляют летучую золу, количество портландцемента может быть уменьшено.

Преимущества свежего бетона. Как правило, летучая зола полезна для свежего бетона, поскольку снижает потребность в воде для смешивания и улучшает текучесть пасты. В результате получаем следующие выгоды:

Улучшенная удобоукладываемость. Частицы летучей золы сферической формы действуют как миниатюрные шарикоподшипники в бетонной смеси, обеспечивая таким образом смазывающий эффект. Этот же эффект также улучшает прокачиваемость бетона за счет снижения потерь на трение во время процесса перекачивания и обработки плоских поверхностей.
Рисунок 3-1: Летучая зола улучшает удобоукладываемость бетона дорожного покрытия.
Снижение потребности в воде. Замена цемента летучей золой снижает потребность в воде при данной осадке.Когда летучая зола используется в количестве около 20 процентов от общего количества цемента, потребность в воде снижается примерно на 10 процентов. Более высокое содержание летучей золы приведет к большему сокращению воды. Снижение водопотребления практически не влияет на усадку / растрескивание при высыхании. Известно, что некоторая летучая зола снижает усадку при высыхании в определенных ситуациях.
Пониженная теплота гидратации. Замена цемента таким же количеством летучей золы может снизить теплоту гидратации бетона.Это снижение теплоты гидратации не вредит долгосрочному приросту силы или долговечности. Пониженная теплота гидратации уменьшает проблемы нагрева при укладке массивного бетона.

Преимущества для затвердевшего бетона. Одним из основных преимуществ золы-уноса является ее реакция с имеющейся в бетоне известью и щелочью с образованием дополнительных вяжущих соединений. Следующие уравнения иллюстрируют пуццолановую реакцию летучей золы с известью с образованием дополнительного связующего на основе гидрата силиката кальция (C-S-H):

		(гидратация)
Реакция цемента:	C ₃ S +	H → CSH + CaOH
Пуццолановая реакция:	CaOH +	S → CSH
		кремнезем из золы

Повышенный предел прочности. Дополнительное связующее, образующееся в результате реакции летучей золы с доступной известью, позволяет бетону из летучей золы продолжать набирать прочность с течением времени. Смеси, предназначенные для обеспечения эквивалентной прочности в раннем возрасте (менее 90 дней), в конечном итоге будут превышать прочность прямолинейных цементно-бетонных смесей (см. Рисунок 3-2).

Рис. 3-2: Типичное увеличение прочности бетона из летучей золы.

Пониженная проницаемость. Уменьшение содержания воды в сочетании с производством дополнительных вяжущих смесей уменьшает взаимосвязь пор бетона, тем самым уменьшая проницаемость.Уменьшение проницаемости приводит к повышению долговечности и устойчивости к различным формам износа (см. Рисунок 3-3).

Рисунок 3-3: Проницаемость бетона из летучей золы.

Требования к конструкции и техническим характеристикам смеси

Процедуры дозирования бетонных смесей с зольной пылью (FAC) обязательно немного отличаются от таковых для обычных PCC. Основные рекомендации по выбору пропорций бетона содержатся в Руководстве по бетонной практике Американского института бетона (ACI), раздел 211.1. Дорожные агентства обычно используют вариации этой процедуры, но основные концепции, рекомендованные ACI, широко признаны и приняты. В ACI 232.2 очень мало информации о дозировании.

Летучая зола используется для снижения стоимости и повышения производительности PCC. Обычно от 15 до 30 процентов портландцемента заменяется летучей золой, а еще более высокие проценты используются для укладки массового бетона. Удаляемый цемент заменяется летучей золой эквивалентной или большей по весу.Соотношение замещения летучей золы и портландцемента обычно составляет от 1: 1 до 1,5: 1.

Дизайн смеси следует оценивать с различным процентным содержанием летучей золы. Для каждого условия можно построить кривые зависимости времени от прочности. Чтобы соответствовать требованиям спецификации, разработаны кривые для различных коэффициентов замещения и выбран оптимальный коэффициент замещения. Расчет смеси следует выполнять с использованием предлагаемых строительных материалов. Рекомендуется, чтобы тестируемый бетон из летучей золы включал местные материалы при оценке характеристик.

Факторы цемента. Поскольку добавление летучей золы способствует общему количеству цементирующего материала, доступного в смеси, минимальный коэффициент цементации (портландцемент), используемый в PCC, может быть эффективно снижен для FAC. ACI признает этот вклад и рекомендует использовать соотношение вода / (цемент плюс пуццолан) для FAC вместо обычного отношения вода / цемент, используемого в PCC.

Частицы летучей золы реагируют со свободной известью в цементной матрице с образованием дополнительного вяжущего материала и, таким образом, увеличения долговременной прочности.

Свойства летучей золы

Тонкость. Крупность летучей золы важна, потому что она влияет на уровень пуццолановой активности и удобоукладываемость бетона. Согласно техническим условиям, через сито 0,044 мм (№ 325) должно пройти не менее 66 процентов.

Удельный вес. Хотя удельный вес не влияет напрямую на качество бетона, он имеет значение для выявления изменений в других характеристиках летучей золы. Его следует регулярно проверять в качестве меры контроля качества и соотносить с другими характеристиками летучей золы, которые могут колебаться.

Химический состав. Реактивные алюмосиликатные и кальциевые алюмосиликатные компоненты летучей золы обычно представлены в их номенклатуре оксидов, таких как диоксид кремния, оксид алюминия и оксид кальция. Изменчивость химического состава регулярно проверяется в качестве меры контроля качества. Алюмосиликатные компоненты реагируют с гидроксидом кальция с образованием дополнительных вяжущих материалов. Летучая зола имеет тенденцию повышать прочность бетона, когда эти компоненты присутствуют в более мелких фракциях летучей золы.

Содержание триоксида серы ограничено пятью процентами, поскольку было показано, что большие количества увеличивают расширение бруска строительного раствора.

Содержание щелочей в большинстве зол меньше указанного в спецификации 1,5 процента. Содержание, превышающее указанное, может способствовать проблемам расширения щелочных агрегатов.

Содержание углерода. LOI — это измерение количества несгоревшего углерода, остающегося в золе. Он может составлять до пяти процентов по AASHTO и до шести процентов по ASTM. Несгоревший уголь может поглощать воздухововлекающие примеси (AEA) и увеличивать потребность в воде.Кроме того, часть углерода в золе-уносе может быть инкапсулирована в стекло или иным образом быть менее активна и, следовательно, не влиять на смесь. И наоборот, некоторая летучая зола с низкими значениями LOI может иметь тип углерода с очень большой площадью поверхности, что приведет к увеличению дозировки AEA. Вариации LOI могут способствовать колебаниям содержания воздуха и требовать более тщательного полевого мониторинга увлеченного воздуха в бетоне. Кроме того, если летучая зола имеет очень высокое содержание углерода, частицы углерода могут всплывать вверх во время процесса отделки бетона и могут образовывать темные полосы на поверхности.

Прочие компоненты

Агрегаты. Как и в случае с любой бетонной смесью, необходимы соответствующие отбор проб и испытания, чтобы убедиться, что заполнители, используемые в конструкции смеси, имеют хорошее качество и являются репрезентативными для материалов, которые будут использоваться в проекте. Агрегаты, содержащие реактивный диоксид кремния, могут использоваться в FAC.

Цемент. Летучая зола может эффективно использоваться в сочетании со всеми типами цементов: портландцементом, цементом с высокими эксплуатационными характеристиками и цементами с добавками.Однако следует соблюдать особую осторожность при использовании золы-уноса с высокопрочными или пуццолановыми цементами. Соответствующий состав смеси и испытания должны быть проведены для оценки влияния добавления летучей золы на характеристики высокопрочного бетона. Смешанные или пуццолановые цементы уже содержат летучую золу или другой пуццолан. Дополнительная замена цемента повлияет на раннее развитие прочности. У цемента разные характеристики, как и у летучей золы, и не из всех комбинаций получается хороший бетон. Выбранный портландцемент должен быть испытан и одобрен как таковой, а также оценен в сочетании с конкретной используемой летучей золой.

Воздухововлекающие добавки (AEA). Чем выше содержание углерода в летучей золе, тем труднее контролировать содержание воздуха. Кроме того, если содержание углерода меняется, необходимо тщательно контролировать содержание воздуха и изменять дозировку примесей, чтобы обеспечить надлежащие уровни вовлечения воздуха.

Замедлители. Добавление летучей золы не должно существенно влиять на эффективность химического замедлителя схватывания. Некоторые виды летучей золы могут замедлить время схватывания и снизить потребность в замедлителе схватывания.

Редукторы воды. Бетон из летучей золы обычно требует меньше воды, но его можно улучшить с помощью водоредуцирующей добавки. Эффективность этих добавок может изменяться в зависимости от добавления летучей золы.

Строительные практики

Бетонные смеси с летучей золой могут быть разработаны так, чтобы по своим характеристикам практически не отличались от смесей PCC с небольшими отличиями. При смешивании и размещении любого FAC могут потребоваться небольшие изменения в полевых условиях. Будут полезны следующие общие практические правила:

Заводские операции. Летучая зола требует отдельного водонепроницаемого, герметичного бункера или бункера для хранения. Будьте осторожны и четко обозначьте загрузочную трубу для летучей золы, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение при доставке. Если отдельный бункер для хранения не может быть предоставлен, можно разделить бункер для цемента. Если возможно, используйте разделитель с двойными стенками для предотвращения перекрестного загрязнения. Благодаря сферической форме частиц сухая летучая зола более текучая, чем сухой портландцемент. Угол естественного откоса летучей золы обычно меньше, чем у цемента.

Как и в случае с любой другой бетонной смесью, время и условия перемешивания имеют решающее значение для получения качественного бетона. Увеличение объема пасты и удобоукладываемости бетона (эффект шарикоподшипников), связанное с использованием летучей золы, обычно повышает эффективность перемешивания.

Практика на местах. Начиная с первой доставки бетона на строительную площадку, каждую загрузку следует проверять на наличие увлеченного воздуха до тех пор, пока персонал проекта не будет уверен, что достигается постоянное содержание воздуха. После этого следует продолжить периодические испытания для обеспечения согласованности.Бетон следует укладывать как можно быстрее, чтобы свести к минимуму потерю увлеченного воздуха при продолжительном перемешивании. Следует придерживаться обычных методов консолидации. Следует избегать чрезмерной вибрации, чтобы свести к минимуму потерю содержания воздуха на месте.

Характеристики удобоукладываемости смеси

FAC позволяют легко укладывать ее. Многие подрядчики сообщают об улучшении гладкости покрытий FAC по сравнению с покрытиями, построенными с использованием обычных PCC. FAC содержит больше пасты, чем обычный PCC, что благоприятно сказывается на отделке.Более медленное раннее развитие прочности FAC может также привести к более длительному удержанию влаги.

Рисунок 3-5: Отделка бетона золой-уносом

Устранение неполадок. Начинающие пользователи золы-уноса в бетоне должны оценить характеристики предлагаемых смесей до начала строительства. Все ингредиенты бетона должны быть протестированы и оценены для разработки желаемого дизайна смеси.

Содержание воздуха. Крупность летучей золы и улучшенная обрабатываемость FAC, естественно, затрудняют образование и удержание увлеченного воздуха.Кроме того, остаточный несгоревший углерод в золе адсорбирует часть воздухововлекающего агента и затрудняет достижение желаемого содержания воздуха. Зола с более высоким содержанием углерода, естественно, требует более высокого содержания AEA. Проверка качества и контроля качества золы в источнике должна гарантировать, что используемая летучая зола поддерживает однородное содержание углерода (LOI), чтобы предотвратить неприемлемые колебания в увлеченном воздухе. Новые технологии и процедуры по устранению несгоревшего углерода в летучей золе описаны в главе 10.

Более низкая ранняя прочность. Бетонные смеси с летучей золой обычно в раннем возрасте имеют более низкую прочность. Более медленный набор прочности может потребовать усиления форм для смягчения гидравлических нагрузок. Следует отметить, что удаление формы и открытие для трафика может быть отложено из-за более медленного набора силы. Более низкие ранние сильные стороны можно преодолеть с помощью ускорителей.

Сезонные ограничения. Планирование строительства должно предусматривать время, чтобы FAC набрал достаточную плотность и прочность, чтобы противостоять антиобледенительным процессам и циклам замораживания-оттаивания до наступления зимних месяцев.Прирост силы FAC минимален в холодные месяцы. Хотя пуццолановые реакции значительно уменьшаются при температуре ниже 4,4 ° C (40 ° F), увеличение прочности может продолжаться более медленными темпами из-за продолжающейся гидратации цемента. Химические добавки могут использоваться для компенсации сезонных ограничений.

Ссылки на проектирование и изготовление

См. Приложение C.

Глава 2 — Руководство пользователя для бетонного материала LS-DYNA, модель 159, май 2007 г.

PDF-файлы можно просматривать с помощью Acrobat® Reader®

Глава 2.Теоретическое руководство

Эта глава начинается с обзора поведения бетона, за которым следует подробное описание формулировки модели 159 бетонного материала в LS-DYNA. Уравнения представлены для каждой характеристики модели (упругость, пластичность, упрочнение, повреждение и эффекты скорости). Затем в главе описываются входные свойства модели и основы для их значений по умолчанию.

КРИТИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ БЕТОНА

Бетон — это композитный материал, состоящий в основном из заполнителя и раствора.Его реакция сложна, от хрупкости в режимах растяжения и низкого удерживающего давления до пластичности при высоких давлениях удержания. Критическое поведение бетона обсуждается ниже, особенно в режимах растяжения и низкого ограничивающего давления, применимых к анализу безопасности на дорогах. Рисунки с 1 по 14, которые представляют это поведение, воспроизводятся из различных ссылок, цитируемых в конце каждого заголовка.

Жесткость . Эластичность бетона изотропна до появления трещин.Это связано с тем, что бетон должен хорошо перемешиваться, вибрировать и не расслаиваться.

Одноосная прочность. Стандартный бетон имеет низкую прочность на разрыв. Прочность на прямое растяжение или неограниченное растяжение ( f ‘_T ) обычно составляет от 8 до 15 процентов от прочности на неограниченное сжатие ( f ‘ _C ).

Многоосная прочность. Предел прочности бетона зависит как от давления, так и от касательного напряжения.Данные прочности бетона представлены на рисунках 1 и 2 в меридиональной и девиаторной плоскостях. Типичные поверхности разрушения, которые могут соответствовать таким данным, представлены на рисунках 3 и 4. Просмотр справочного материала Chen & Han настоятельно рекомендуется для обсуждения трехмерного пространства напряжений, а также меридиональной и девиаторной плоскостей. ⁽⁷⁾ Общая форма трехмерной силовой поверхности может быть описана плавными кривыми в меридиональных плоскостях и формой ее поперечного сечения в девиаторных плоскостях.

Данные прочности бетона обычно отображаются как разница главных напряжений в зависимости от давления. Основная разница напряжений составляет σ _x — σ _r. Рисунок 1 представляет собой безразмерное изображение такого графика. Хорошо известно, что бетон разрушается при более низких значениях разности главных напряжений для испытаний на трехосное растяжение (TXE), чем при испытаниях на трехосное сжатие (TXC), проводимых при том же давлении. TXC и TXE — стандартные лабораторные тесты для измерения кривых отказов.Эти испытания обычно проводятся на цилиндрических образцах и начинаются с гидростатического сжатия до желаемого ограничивающего давления, т. Е. Осевое напряжение сжатия, σ _x, равно радиальному напряжению сжатия, σ _r. Для испытаний TXC величина осевого сжимающего напряжения квазистатически увеличивается (поддерживая постоянным σ _r) до тех пор, пока образец не разрушится. Для испытаний TXE величина осевого напряжения сжатия квазистатически уменьшается до тех пор, пока образец не разрушится.Данные испытаний TXC, подобные показанным на рисунке 1, соответствуют параметрам меридиана сжатия модели бетонного материала. ^(8,9) Данные испытаний TXE соответствуют параметрам меридиана растяжения. Это поведение схематично показано на рисунке 3. Меридиан сдвига получен в результате испытаний на кручение (TOR).

Прочность бетона также может быть нанесена в девиаторной плоскости, как показано на рисунке 2. Здесь нанесены безразмерные формы главных напряжений ( σ ₁, σ ₂, σ ₃). при различных безразмерных давлениях, представленных сплошными линиями.В режиме растяжения данные о прочности обычно образуют треугольник. В режиме сжатия данные по прочности обычно переходят от треугольника при низком ограничивающем давлении к кругу при очень высоком ограничивающем давлении. Это поведение схематично показано на рисунке 4.

Рисунок 1. График. Пример конкретных данных Миллса и Циммерманна, нанесенных на меридиональную плоскость. ⁽⁸⁾

Рисунок 2. Рисунок. Примерные кривые, подогнанные Лоне и Гачоном к их конкретным данным, построены на девиаторной плоскости. ⁽¹⁰⁾

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

Рисунок 3. График. Примеры графиков поверхностей разрушения LS-DYNA Model 159 в меридиональной плоскости.

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

Рисунок 4. Рисунок. Примеры графиков поверхностей разрушения LS-DYNA Model 159 в девиаторной плоскости.

Снижение прочности. Бетон размягчается почти до нулевой прочности в режимах растяжения и низкого ограничивающего давления.Это поведение показано на рисунке 5 для различных значений прочности на одноосное сопротивление. ⁽⁹⁾ Бетон также размягчается при умеренном давлении, но бетон будет демонстрировать остаточную прочность. Это поведение показано на рисунке 6 для бетона, испытанного в TXC при различных ограничивающих давлениях.

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

Рисунок 5. График. Размягчение бетона при одноосном сжатии (перепечатано из Comité Euro-Internacional du Béton (CEB) — Кодекс модели 1990 года Федерации предварительного напряжения (FIP), любезно предоставлено Международной федерацией конструкционного бетона ( fib )).⁽¹¹⁾

14 МПа

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

Рисунок 6. График. Вариация реакции размягчения бетона с замкнутым пространством.

Источник: Джой и Моксли. ⁽¹²⁾

Снижение жесткости . По мере размягчения бетона снижается и его жесткость. Рассмотрим данные циклической нагрузки, показанные на рисунках 7–9, для одноосного напряжения как при растяжении, так и при сжатии.Разгрузка происходит по наклону, отличному от наклона начального нагружения (модуля упругости).

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

Рисунок 7. График. Наклон при начальном нагружении круче, чем при последующем нагружении для этих данных одноосного растягивающего напряжения.

Источник: Печатается с разрешения Elsevier. ⁽¹³⁾

Рисунок 8. График. Наклон при начальном нагружении круче, чем при последующем нагружении для этих данных одноосного сжимающего напряжения.

Источник: Печатается с разрешения Aedificatio Verlag. ⁽¹⁴⁾

Рисунок 9. График. Эти данные о загрузке / разгрузке демонстрируют, что жесткость бетона снижается одновременно с прочностью.

Источник: Печатается с разрешения Aedificatio Verlag. ⁽¹⁴⁾

Расширение. Стандартный бетон демонстрирует объемное расширение под сжимающей нагрузкой при низких ограничивающих давлениях, близких к чистому сдвигу и одноосному сжатию.Это расширение называется расширением и показано на рисунках 10 и 11 для данных одноосного и двухосного сжатия. Объемная деформация сначала уменьшается, поскольку коэффициент Пуассона меньше 0,5; поэтому образцы уплотняются в упругом режиме. Расширение начинается непосредственно перед пиком прочности (при начальной текучести) и продолжается на протяжении всего режима размягчения. Бетон не расширяется при высоких ограничивающих давлениях, превышающих примерно 100 МПа (14 504 фунта на квадратный дюйм) (не показано).

Рисунок 10.График. Бетон расширяется под действием одноосного сжимающего напряжения.

Источник: перепечатано из Центра технической информации Министерства обороны США. ⁽¹⁵⁾

Рисунок 11. График. Бетон расширяется при двухосном сжатии.
Источник: кривые данных, полученные Купфер и др., Американский институт бетона (ACI). ⁽¹⁶⁾

Уплотнение с усилением сдвига. Бетон твердеет из-за уплотнения пор. Рассмотрим кривые давление-объемная деформация, схематически показанные на рисунке 12.Этот рисунок демонстрирует, что кривая давление-объемная деформация, измеренная при испытаниях на изотропное сжатие, отличается от кривой, измеренной при испытаниях на одноосную деформацию. Это различие означает, что степень уплотнения зависит от величины имеющегося напряжения сдвига. Это явление известно как уплотнение с усилением сдвига. В условиях придорожной безопасности ожидается небольшое уплотнение с усилением сдвига при низком ограничивающем давлении.

фунт / кв. Дюйм = 145,05 МПа

Рисунок 12.График. Различные зависимости давления от объемной деформации, измеренные при изотропном сжатии по сравнению с одноосной деформацией, указывают на уплотнение с усилением сдвига.

Источник: кривые, полученные от Джой и Моксли. ⁽¹²⁾

Влияние скорости деформации. Прочность бетона увеличивается с увеличением скорости деформации, как показано на Рисунках 13 и 14. Для придорожных систем безопасности, скорости деформации в диапазоне от 1 до 10 в секунду (/ с) приведут к увеличению максимальной прочности примерно на 20-50. процентов при сжатии и более 100 процентов при растяжении.Начальный модуль упругости существенно не меняется со скоростью деформации. ⁽¹⁷⁾

Рисунок 13. График. Различные источники данных указывают на то, что прочность бетона на сжатие увеличивается с увеличением скорости деформации.

Источник: Печатается с разрешения Американского общества инженеров-строителей. ⁽¹⁷⁾

Рисунок 14. График. Эффекты скорости более выражены при растяжении, чем при сжатии.

Источник: перепечатано Россом и Тедеско. ⁽¹⁸⁾

Обзор теории моделей

Эта модель бетонного материала была разработана для имитации бетона, используемого в рамках Национальной совместной программы исследований автомобильных дорог (NCHRP) 350 для испытаний оборудования безопасности на дорогах. ⁽¹⁹⁾ Выполнение анализа безопасности на дорогах с кодом конечных элементов требует комплексной модели материала для бетона, особенно для моделирования деформационного разупрочнения в режимах растяжения и низкого ограничивающего давления.Модель бетонного материала 159 — это усовершенствованная версия бетонной модели, которую разработчик успешно использовал и постепенно развивал с 1990 года по оборонным контрактам для анализа динамического нагружения железобетонных конструкций. Для простоты обсуждения конкретная модель сгруппирована в шесть формулировок: упругое обновление, пластическое обновление, определение поверхности текучести, повреждение, скоростные эффекты и кинематическое упрочнение. Входные параметры модели, используемые в этих формулировках, которые обеспечивают соответствие модели данным, следующие:

К	Модуль объемной упругости
G	модуль сдвига
α	Термин постоянной поверхности TXC
θ	Поверхностный линейный член TXE
λ	Поверхностный нелинейный член TXE
β	Показатель поверхности TXE
α ₁	Термин постоянной поверхности TOR
θ ₁	Поверхностный линейный член TOR
λ ₁	TOR поверхностный нелинейный член
β ₁	Показатель поверхности TOR
α ₂	Термин постоянной поверхности TXE
θ ₂	Поверхностный линейный член TXE
λ ₂	Поверхностный нелинейный член TXE
β ₂	Показатель поверхности TXE
N _H	Начало закалки
C _H	Скорость твердения
X ₀	Начальное расположение крышки
R	Соотношение сторон крышки
Вт	Максимальное уплотнение объема пластика
D ₁	Параметр линейной формы
Д ₂	Параметр квадратной формы
В	Параметр смягчения пластичной формы
G _FC	Энергия разрушения при одноосном напряжении
Д	Параметр смягчения хрупкой формы
G _футов	Энергия разрушения при одноосном растяжении
G _fs	Энергия разрушения при чистом напряжении сдвига
pwrc	Параметр перехода от сдвига к сжатию
пол	Параметр перехода от сдвига к растяжению
pmod	Изменить параметр смягчения при умеренном давлении
η ₀ _c	Параметр скоростных эффектов для одноосного сжимающего напряжения
N _c	Мощность скоростного воздействия при одноосном сжимающем напряжении
η ₀ _т	Параметр скоростных эффектов для одноосного растягивающего напряжения
N _т	Мощность скоростного воздействия при одноосном растягивающем напряжении
сверх	Максимально допустимое перенапряжение при сжатии
открыто	Максимально допустимое перенапряжение при растяжении
Шайба	Отношение эффективного напряжения сдвига к параметрам текучести при растяжении
репов	Сила, увеличивающая энергию разрушения со скоростными эффектами

Параметры управления моделью:

NPLOT	Выбор параметров графика
INCRE	Максимальное приращение деформации для субинкремента
IRATE	Возможность включения или выключения эффектов скорости
ERODE	Возможность эрозии с деформацией, при которой начинается эрозия
ВОССТАНОВИТЬ	Возможность восстановления жесткости при сжатии после повреждения при растяжении
IRETRC	Возможность убирать (IRETRC = 1) или не убирать (IRETRC = 0) колпачок
до	Уровень повреждений по бетону с повреждениями

Предыдущая | Содержание | Следующий

Как рассчитать соотношение воды и цемента при проектировании бетонной смеси?

Хемали Патель — автор контента в GharPedia.Она имеет степень бакалавра гражданского строительства в Технологическом институте Пателя, Бхопал, Мадхья-Прадеш. Она страстно любит делиться знаниями. Имеет 3-летний опыт преподавания в инженерном колледже. Любит читать и путешествовать. Вы можете связаться с ней в LinkedIn, Facebook, Twitter и Quora.

Дизайн смеси — это процесс выбора пропорций ингредиентов для бетона с относительными пропорциями всех ингредиентов, с помощью которых можно добиться желаемой прочности и свойств бетона.Дизайн смеси включает в себя различные этапы, расчеты и лабораторные испытания для определения правильных пропорций смеси. На всех остальных этапах водоцементное соотношение является наиболее важным фактором, влияющим на свойства бетона.

Водоцементное соотношение определяется как отношение веса воды к весу цемента. В общих чертах, соотношение воды и углерода означает, сколько воды требуется для конкретной смеси.

Все мы знаем, что водоцементное соотношение напрямую влияет на прочность бетона.Прочность бетона увеличивается или уменьшается, как правило, в зависимости от соотношения вода / цемент. Это также может повлиять на удобоукладываемость бетона, что наиболее важно для процесса бетонирования, такого как смешивание, укладка и уплотнение. Поэтому очень важно рассчитать водоцементное соотношение при проектировании смеси. Это очень важно как для свежего, так и для затвердевшего бетона.

Также читайте: Что такое конструкция бетонной смеси (CMD)?

Этапы расчета водоцементного отношения при проектировании смеси в соответствии с IS 10262-1982

Для расчета водоцементного отношения для конструкции смеси нам необходимо собрать некоторые данные, например

Целевая средняя прочность конкретный.

Мы можем рассчитать это из:

ft = fck + 1,65 S

где,

fck — характеристическая прочность бетона на сжатие (марка бетона, которую вы хотите спроектировать),

S — полученное стандартное отклонение из приведенной ниже таблицы:

В идеале, цемент, который мы собираемся использовать в конструкции бетонной смеси, мы должны проверить прочность на сжатие этого цемента через 7 дней. Мы можем получить этот результат при испытании цемента на сжатие или получить данные от производителя цемента.
Знание условий воздействия окружающей среды, в которых будет использоваться бетон. Условия воздействия окружающей среды, такие как легкое, умеренное, тяжелое, очень тяжелое, экстремальное и т. Д.

(b) Этапы расчета соотношения вода-цемент

График зависимости прочности на сжатие от соотношения W / C 1

Расчет воды -цементное соотношение из данного графика. На этом графике кривая линия от A до F указывает на 7-дневную прочность цемента на сжатие, а 28-дневная прочность на сжатие бетона означает нашу целевую среднюю прочность.

График зависимости прочности на сжатие от соотношения W / C 2

Рассчитайте водоцементное соотношение из максимального отношения свободной воды к цементу в соответствии с условиями воздействия окружающей среды в соответствии с таблицей 5 из 456-2000, это ограничение, установленное индийским стандартом . График ограничений для отношения w / c показывает максимальное значение отношения w / c согласно IS 456: 2000, которое может быть принято при проектировании смеси.

Таблица ограничений для отношения W / C

Нижнее значение из трех вышеупомянутых значений следует принять в качестве отношения W / C для расчета смеси.

Расчет соотношения воды и цемента для конструкции бетонной смеси — бетон класса M30 для работ по RCC

Сбор данных:

Обозначение класса = M-30

Условия воздействия = Умеренное

Цемент = OPC Предположим, прочность цемента на сжатие за 7 дней составляет 37 Н / мм ²

Fck = 30 Н / мм ²

Стандартное отклонение для M-30 составляет 5 Н / мм ²

Целевое среднее сила ft = fck + 1.65X S

= 30 + (1,65 X 5)

= 38,25 Н / мм ²

Здесь 28-дневная прочность бетона на сжатие = целевая средняя прочность = 38,25 Н / мм ²

Оценить сжатие График соотношения прочности и вязкости 1

Следовательно, мы предполагаем соотношение вод / цемент = 0,39

Здесь прочность цемента на сжатие за 7 дней = 37 Н / мм ²

Следовательно, мы использовали кривую D.

Прочность бетона на сжатие в течение 28 дней = расчетная средняя прочность = 38.25 Н / мм ²

Оценка прочности на сжатие в зависимости от соотношения W / C График 2

Следовательно, мы предполагаем, что соотношение w / c = 0,42

Здесь условия воздействия = умеренные

График оценки ограничений Соотношение вода / цемент

Здесь ограниченное значение водоцементного отношения составляет 0,50 для умеренного воздействия окружающей среды.

Следовательно, мы берем соотношение воды к маслу = 0,50

Теперь сравните все вышеупомянутые три значения,

Меньшее значение из трех вышеупомянутых значений принято в качестве отношения воды к массе для расчета смеси.Следовательно, наше соотношение воды и газа составляет 0,39.

Водоцементное соотношение является наиболее важным фактором, который может повлиять на свойства бетона как на стадии пластичности, так и на стадии затвердевания. Поэтому всегда будьте осторожны при выборе соотношения воды и воздуха. Из-за неправильного расчета водоцементного отношения возникает неблагоприятный эффект, такой как расслоение, просачивание, снижение прочности бетона, снижение долговечности бетона и т. Д. Эти шаги помогут вам рассчитать водоцементное соотношение при расчете бетонной смеси, так что что вы можете контролировать качество бетона.

Также читайте:

Что такое кровотечение в бетоне?

Когда был изобретен бетон? — Краткая история

Изображение предоставлено: Image 1

Хемали Патель, автор контента в GharPedia. Она имеет степень бакалавра гражданского строительства в Технологическом институте Пателя, Бхопал, Мадхья-Прадеш. Она страстно любит делиться знаниями. Имеет 3-летний опыт преподавания в инженерном колледже. Любит читать и путешествовать. Вы можете связаться с ней в LinkedIn, Facebook, Twitter и Quora.

Продемонстрируйте свои лучшие разработки

Навигация по сообщениям

Еще из тем

Используйте фильтры ниже для поиска конкретных тем

Использование метода зрелости для прогнозирования прочности на сжатие винилэфирного полимерного бетона в раннем возрасте

Прочность на сжатие винилэфирного полимербетона рассчитывается с использованием метод погашения. Прочность на сжатие быстро увеличивалась до 24 часов отверждения, а затем медленно увеличивалась до 72 часов отверждения.По мере увеличения содержания ММА прочность на сжатие снижалась. Кроме того, по мере снижения температуры отверждения уменьшалась прочность на сжатие. Для винилэфирного полимербетона исходная температура в диапазоне от -22,5 до -24,6 ° C снижалась по мере увеличения содержания ММА. Уравнение индекса зрелости цементного бетона не может быть применено к полимербетону, а зрелость полимербетона на основе сложного винилового эфира можно оценить только путем контроля временного интервала. Таким образом, это исследование ввело подходящий уменьшенный коэффициент () для определения зрелости полимербетона и коэффициент 0.3 был наиболее подходящим. Кроме того, модель прогнозирования прочности на сжатие DR-HILL была определена как применимая к полимерному бетону на основе сложного винилового эфира среди моделей «доза-реакция». Для параметров модели прогнозирования применение параметров путем объединения всех данных, полученных из трех различных объемов содержимого MMA, было сочтено приемлемым. Результаты исследования могут быть полезны для контроля качества полимербетона на основе сложного винилового эфира и неразрушающего прогнозирования прочности в раннем возрасте.

1.Введение

Полимербетон, в котором цементно-гидратное вяжущее цементобетона полностью заменено полимерным вяжущим, полностью отличается от цементного бетона по развитым характеристикам. Полимербетон, обладающий характеристиками быстрого твердения, высокой прочности, отличной адгезии, лучшей водонепроницаемости, морозостойкости и химической стойкости по сравнению с цементным бетоном, широко используется в строительной индустрии [1]. Полимербетон используется в основном в качестве ямочного материала для ремонтных работ и перекрытий мостовых настилов в монолитных конструкциях, а также в сборных железобетонных конструкциях, таких как конструкции станков, строительные панели, хозяйственные коробки и подземные распределительные коробки [2] .

В качестве вяжущих для полимербетона используются термореактивные смолы, такие как ненасыщенные полиэфирные, эпоксидные, акриловые и виниловые эфиры, которые демонстрируют различные физико-механические свойства в зависимости от типа вяжущего [3–5]. В этом исследовании в качестве связующего использовалась смола сложного винилового эфира, модифицированная добавлением мономера ММА с целью снижения вязкости и, таким образом, улучшения обрабатываемости. Смола на основе сложного винилового эфира обладает превосходной химической и коррозионной стойкостью в сочетании с выдающимися тепловыми характеристиками, что делает ее хорошим выбором для практических применений, таких как бассейны, канализационные трубы и резервуары для хранения растворителей [6, 7].

С точки зрения контроля качества полимербетона, наиболее важным аспектом является прогнозирование прочности с помощью метода неразрушающего контроля, чтобы время открытия для монолитных конструкций и соответствующее время снятия формы для сборных железобетонных изделий могло: соответственно будет решаться. Однако, в то время как рост прочности цементного бетона вызван реакцией гидратации цемента (вяжущего), в полимербетоне это вызвано полимеризацией полимерной смолы (вяжущего). Следовательно, на рост прочности полимербетона влияет только температура, а не влажность, тогда как на рост прочности цементного бетона влияют температура и влажность.

Метод зрелости основан на базовой теории, согласно которой, поскольку существует определенная взаимосвязь между индексом зрелости и прочностью бетона, одинаковая зрелость приведет к одинаковой прочности, даже если температура и время отверждения различаются. В литературе по зрелости цементного бетона есть много исследований по прогнозированию прочности в раннем возрасте [8–11], а также есть многочисленные исследования по прогнозированию прочности в позднем возрасте с использованием модифицированной модели зрелости [12, 13]. Также были проведены исследования по прогнозированию времени схватывания бетона с помощью методов созревания [14, 15].Также проводятся исследования с применением методов зрелости к расчетной прочности на сжатие массивного бетона [16] и к параметрам разрушения бетона плотины на месте заливки [17]. Кроме того, существует исследование, касающееся оценки метода зрелости для оценки прочности бетона на основе ASTM 1074 [18]. Несмотря на значительный объем исследований по тестированию зрелости цементного бетона, трудно найти исследования, предназначенные для применения к полимербетону, за исключением работы Ohama et al. [19].

Как упоминалось выше, применение метода зрелости для прогнозирования прочности полимербетона в раннем возрасте является достаточно разумным. Но поскольку полимербетон имеет быстрый процесс реакции, время твердения и скорость развития прочности, уравнение зрелости, применяемое в настоящее время к цементному бетону, должно быть изменено, чтобы его можно было применять. Таким образом, целью данного исследования является создание модели, подходящей для прогнозирования прочности на сжатие в раннем возрасте, в течение 72 часов для полимербетона на основе винилэфирной смолы с различным содержанием ММА, и определение подходящих областей применения.

2. Предпосылки

Изучение зрелости бетона включает оценку индекса зрелости и прогноз прочности на основе индекса зрелости. Ниже приводится обзор опубликованной на данный момент литературы.

2.1. Модель оценки зрелости

В 1950-х годах необходимость оценки влияния температуры парового отверждения на развитие прочности привела к разработке методов зрелости, которые были нацелены на учет комбинированного воздействия времени и температуры на развитие прочности бетона [20] .

Эти идеи привели к хорошо известной функции зрелости медсестры-Сола [21]. Где — индекс зрелости, — средняя температура бетона в течение временного интервала, — исходная температура, — истекшее время и — временной интервал. .

Функция эквивалентного возраста зрелости, первоначально введенная Раструпом [22] и показанная в (2), с точки зрения удобства считается почти такой же, как и (1). Где — эквивалентный возраст при эталонной температуре и эталонная температура.

Уравнение (3) представляет собой функцию эквивалентного возраста зрелости, эмпирически разработанную Хансеном и Педерсеном [23]. Эта функция основана на уравнении Аррениуса, используемом для описания влияния температуры на скорость химической реакции. Где — эквивалентный возраст при эталонной температуре, — это кажущаяся энергия активации, — это универсальное содержание газа, — это средняя температура бетона в течение интервал, а — абсолютная эталонная температура.

Carino et al. [21] предложил (4), который может вычислить эквивалентный возраст при эталонной температуре.Это проще, чем (3), но рассчитанные возрасты показывают аналогичные значения. Где — коэффициент температурной чувствительности, — средняя температура бетона в течение временного интервала и — эталонная температура.

Эти модели были предложены для применения в цементобетоне. Однако, как упоминалось выше, поскольку существуют различия в процессе реакции твердения, времени твердения и развитии прочности между полимербетоном и цементным бетоном, необходимо изменить метод созревания, используемый для цементного бетона, чтобы его можно было применить к полимербетону.В целом, полимербетон имеет очень высокую прочность в раннем возрасте и показывает предел прочности в течение 24-часового периода отверждения. Соответственно, необходимо минимизировать влияние (временного интервала) на способ созревания полимербетона [19].

Отражение соображений, отмеченных выше в (1), и их изменение приводит к тому, где — индекс зрелости, — средняя температура отверждения, — исходная температура, — прошедшее время, — это интервал времени, и — это уменьшенное значение. коэффициент и меньше 1.

2.2. Модель прогнозирования прочности

Не менее важна, чем индекс зрелости, модель прогнозирования прочности, потому что независимо от того, насколько точно оценивается индекс зрелости, вышеизложенное не имеет смысла, если прогноз прочности неточен. По данным проведена наиболее подходящая гладкая кривая, или может быть использован регрессионный анализ для определения наиболее подходящей кривой для соответствующей взаимосвязи «сила-зрелость» [21].

Одним из популярных соотношений прочности и зрелости является следующее логарифмическое уравнение [21].В 1956 году Плауман [24] предложил следующую полулогарифмическую функцию в качестве подходящего соотношения «сила-зрелость»: где — сила индекса зрелости, — индекс зрелости и — коэффициенты регрессии.

Это уравнение популярно, поскольку оно простое, но оно также имеет недостаток. В частности, это уравнение представляет собой прямую линию и, таким образом, может достаточно точно предсказать силу для промежуточных значений зрелости, но оно явно неадекватно для низких или высоких значений индекса зрелости [8, 21].

В 1978 году Лью и Райхард [25] предложили следующую формулу нелинейной регрессии, анализируя взаимосвязь между результатами испытания прочности на сжатие и зрелостью. Где, и — числовые константы, — зрелость бетона, 30 — зрелость. ниже которого прочность фактически равна 0, и является прочностью бетона на сжатие.

Логистическая кривая [26] используется для выражения роста населения в виде математической модели. Это S-образная кривая с двусторонней симметрией относительно точки перегиба.Точка перегиба кривой формируется в точке, в которой равно (), и кривая имеет двустороннюю симметрию. Где — прочность на сжатие, — индекс зрелости, а, и — параметры.

Вышеописанные уравнения основаны на предположении, что на предельную прочность не влияет зрелость или эквивалентный возраст. Но многие исследователи отмечают, что уравнения ограничены в своих приложениях. Самое главное, они не отражают влияние зрелости на предельную силу.Следующие уравнения были сформированы путем модификаций для устранения таких ограничений.

В 1971 году Чин [27] предположил, что взаимосвязь прочности и зрелости может быть представлена гиперболой со следующим уравнением: где — сила, — зрелость, — предельная сила, поскольку зрелость стремится к бесконечности, и — начальная наклон кривой прочности-зрелости.

В 1985 году Хансен и Педерсен [28] предложили следующее экспоненциальное уравнение для представления развития прочности бетона: где — предельная прочность, — зрелость, — постоянная времени и — параметр формы.

Уравнение (11) (модификация уравнения кривой Гомперца для прогнозирования прочности бетона на сжатие) широко используется. Кривая имеет характеристики быстрого подъема, замедления и затем приближения к горизонтальному состоянию [19]. Точка перегиба кривой формируется в точке, в которой равно (), и кривая не имеет двусторонней симметрии. Где — прочность на сжатие, — предельная прочность на сжатие, и — параметры.

Как показано выше, для прогнозирования прочности было предложено множество моделей.Модели были предложены до того, как технология компьютерного программирования стала широко использоваться. В настоящее время коммерчески доступны многие компьютерные программы, связанные с моделями прогнозирования, и можно легко получить оптимальные модели.

3. Материалы

3.1. Смола сложного винилового эфира

Смола сложного винилового эфира (VE) представляет собой комбинированный продукт эпоксидной смолы и ненасыщенной карбоновой кислоты, такой как акриловая или метакриловая кислота. Смола на основе сложного винилового эфира, используемая в этом исследовании, представляет собой эпоксидно-винилэфирную смолу бисфенольного типа, и ее свойства перечислены в таблице 1.


Плотность (25 ° C)	Вязкость (20 ° C, мПа · с)	Плотность пара	Содержание стирола (мас.%)

1,2	250	3,6	45

3.2. Мономер ММА

Метилметакрилат (ММА), бесцветная и прозрачная жидкость, получают путем окисления изобутилена, экстрагированного из рафината С4, в газообразном состоянии с образованием метакриловой кислоты.Затем его этерифицируют метанолом. Его свойства представлены в таблице 2.


Плотность (25 ° C)	Вязкость (20 ° C, мПа · с)	Молекулярная масса (г / моль)	Внешний вид

0,9420	0,56	100	Прозрачный

3.3. Инициатор

Раствор DMP с 55% перекисью метилэтилкетона (MEKPO) используется в качестве инициатора для отверждения смолы на основе сложного винилового эфира.Свойства инициатора приведены в таблице 3.


Компонент	Удельный вес (25 ° C)	Активный кислород

MEKPO 55%	1,12	10,0
DMP 45%

3.4. Промотор

Смола сложного винилового эфира и ММА не затвердевают, когда только инициатор добавлен в состоянии сополимеризации, и, следовательно, промотор необходим для ускорения реакции.В этом исследовании в качестве промотора использовался нафтенат кобальта, и его свойства перечислены в таблице 4.


Плотность (25 ° C)	Точка кипения (° C)	Внешний вид

0,95	110,6	Фиолетовая жидкость

3.5. Агрегат

Агрегат, если он имеет высокое содержание влаги, ослабляет адгезию между связующим и поверхностью заполнителя и, таким образом, снижает прочность, поэтому его сушили так, чтобы содержание влаги сохранялось на уровне 0.5% или ниже. Свойства используемого заполнителя показаны в Таблице 5.


Размер (мм)	Видимая плотность	Насыпная плотность	Масса единицы (кг / м ³ )	Тонкость помола Модуль	Содержание влаги (%)	Органические примеси

0,08 ~ 8	2,64	2,62	1,648	3.09	<0,1	Нет

3.6. Наполнитель

Поскольку вяжущее полимербетона находится в жидком виде, необходим наполнитель. Наполнитель заполняет поры в заполнителях, повышая их долговечность и прочность. В данном исследовании использовался тяжелый карбонат кальция, его свойства и химические компоненты представлены в таблицах 6 и 7.


Удельный вес	Насыпная плотность (г / см3)	Содержание влаги ( %)	pH	Средний размер зерна ( мкм мкм)	Остаточный процент сита 325 меш

2.70	0,75	≦ 0,3	8,8	13	14,3


CaO	Al ₂	Fe ₂ O ₃	SiO ₂	MgO	Потери при возгорании

53,7	0,25	0.09	2,23	0,66	42,4

4. Методы

4.1. Выбор подходящей пропорции смеси

Пропорция смеси полимербетона варьируется в зависимости от типа полимерного связующего, а также формы и марки заполнителя. Чтобы получить желаемую пропорцию смеси, количество заполнителя и наполнителя доводят до максимума, а количество полимерного связующего сводят к минимуму до такой степени, чтобы можно было получить заданную удобоукладываемость и прочность.Пропорция полимербетона в смеси, полученная в результате нескольких экспериментов методом проб и ошибок, показана в Таблице 8.


Содержание связующего (мас.%)	Состав связующего			Наполнитель (мас. %)	Мелкозернистый заполнитель (мас.%)
	VE: MMA (мас.%)	MEKPO (phr)	Нафтенат кобальта (phr)

12.0	100: 0	2	2	18,00	70,00
11,5	97,5: 2,5			17,25	71,25
11,0	95,0: 5,0			16,50	72,50

Частей на сотку смолы.

4.2. Испытание на прочность на сжатие

Испытание на прочность на сжатие было проведено в соответствии с ASTM C 579 (Стандартные методы испытаний на прочность на сжатие химически стойких строительных растворов, растворов, монолитных покрытий и полимерных бетонов).В качестве образца использовался цилиндр ∅5 × 10 см, для нагружения использовался 20-тонный UTM (Instron 8502).

5. Результаты и обсуждение

5.1. Прочность на сжатие

Результаты испытаний прочности на сжатие винилэфирного полимербетона при различном содержании ММА, температуре отверждения и возрасте отверждения показаны в Таблице 9 и на Рисунке 1. Кроме того, экспериментальные данные для этого исследования составили 48. В данных испытаний , прочность на сжатие быстро увеличивалась до возраста 24 часов, но затем медленно увеличивалась до возраста 72 часов.Эта тенденция или тенденция показала различия в зависимости от содержания ММА и температуры отверждения.

−10


Содержание ММА (мас.%)	Температура отверждения (° C)	Возраст отверждения (часы)
Содержание ММА (мас.%)	Температура отверждения (° C)	3	6	24	72

0	−10	5,25	14,62	25,71	39,62
	0	9.58	20,35	39,48	49,45
	10	26,70	36,49	51,48	62,59
	20	58,19	60,91	70,06	74,50 95 9 9959 998
2,5	−10	3,34	6,84	17,08	35,95
	0	5,95	18,11	37.31	42,46
	10	24,73	35,58	49,79	61,12
	20	57,05	60,21	67,61	70,19
95
95
1,41	5,05	14,58	34,82
0	2,56	17,1	34,88	41,65
10	18.11	32,51	48,24	58,08
20	56,08	58,71	63,96	68,66

Что касается влияния содержания ММА (0 2,5 5 мас.%) Увеличение содержания ММА приводило к снижению прочности на сжатие. Хюн и Ён [4] заявили, что в полимерном бетоне UP-MMA увеличение отношения MMA к UP привело к снижению прочности на сжатие, а Patel et al.[29] сообщили, что увеличение содержания мономера стирола в смоле на основе сложного винилового эфира привело к большему снижению прочности. Таким образом, результаты этого исследования аналогичны результатам ранее упомянутых исследований.

Что касается температурных изменений во время твердения, температура самого полимербетона увеличилась, но температура отверждения используется в лабораторных испытаниях на зрелость, поскольку температурная история полевого бетона используется для оценки прочности бетона. Рассматривая влияние температуры отверждения (20, 10, 0 и -10 ° C), снижение температуры отверждения привело к заметному снижению прочности на сжатие.Степень снижения прочности на сжатие в соответствии со снижением температуры отверждения была наибольшей при возрасте отверждения 3 часа и постепенно уменьшалась с течением времени. Эту прочность на сжатие можно считать более низкой, чем в предыдущих исследованиях с использованием других типов связующих [3, 4, 30].

5.2. Коэффициент уменьшения ()

В (5) (модификация (1) для лучшей оценки индекса зрелости полимербетона) значение является очень важным элементом. В этом исследовании « n » будет называться уменьшенным коэффициентом.В то время как для оценки индекса зрелости цементобетона значение равно 1, в случае полимербетона оно должно быть меньше 1. Причина в том, что полимербетон твердеет быстрее, чем цементный бетон. Таким образом, эталонная расчетная прочность составляет 28 дней для цементного бетона и 7 дней для полимербетона.

Ohama et al. [19], чтобы определить значение n , заменив 1/2, 1/3 и 1/4 в (5) для оценки индекса зрелости. И они проанализировали корреляцию с прочностью на сжатие, предсказанной путем подстановки вышеизложенного в уравнение кривой Гомперца.В результате, поскольку коэффициент корреляции был наивысшим при / 2, он был принят в качестве значения.

Однако в данном исследовании для получения более точных значений в (5) были подставлены значения от 0,1 до 1,0 с интервалами 0,1. Таким образом, был оценен индекс зрелости, и значения прочности на сжатие, полученные в результате реальных испытаний, были использованы в качестве данных для коммерчески доступной программы моделирования (модели доза-реакция) для анализа корреляций.

Зависимость, полученная посредством корреляционного анализа, между коэффициентом детерминации и коэффициентом (значением) в уменьшенном масштабе показана на рисунке 2.Поскольку коэффициент детерминации (), несмотря на небольшие различия в нем, был наибольшим при, в данном исследовании использовалось это значение для оценки индекса зрелости. Причина, по которой это значение меньше, чем предполагалось Охама и др. [19] () заключается в том, что полимербетон на основе сложного винилового эфира, использованный в этом исследовании, имел гораздо более высокую прочность на сжатие, чем изученный ими бетон на основе ненасыщенного полиэфирного полимера, при отрицательной температуре отверждения и в раннем возрасте отверждения.

5.3. Исходная температура
При расчете зрелости полимербетона исходная температура означает ограниченную температуру, ниже которой прочность бетона не увеличивается.Для точной оценки индекса зрелости, прежде всего, важно определить точную исходную температуру. Кроме того, необходимы данные испытаний прочности на сжатие, правильно измеренные в соответствии с температурой отверждения и возрастом отверждения. В этом исследовании использовались значения прочности на сжатие для возраста отверждения до 72 часов, потому что прочность на сжатие заметно выросла в этом возрасте отверждения и после этого имела тенденцию к очень медленному увеличению.
Обычно исходная температура, применяемая к уравнениям зрелости цементного бетона, составляет –10 ° C [21], но также используется –12 ° C [8].Исходная температура может иногда падать от –10 до –15 ° C при использовании антифриза [19]. Полимербетон, затвердевающий в результате реакции полимеризации, показывает высокую прочность в раннем возрасте отверждения. Скорость развития прочности также можно контролировать с помощью содержания инициатора и промотора связующих полимерных смол. Полимербетон не нуждается в воде для реакции твердения, что позволяет предсказать, что полимербетон может иметь более низкую исходную температуру, чем цементный бетон с добавленной противоморозной смесью.
В таблице 9 при температуре -10 ° C наблюдается сильное увеличение прочности даже при возрасте отверждения 3 часа, и в этом свете видно, что -10 ° C (исходная температура цементного бетона) не может быть используется как исходная температура для полимербетона. Это можно понять из того факта, что, как видно из Таблицы 12, индекс зрелости не равен 0, когда температура отверждения составляет -10 ° C.
Ниже приводится подробное объяснение процесса оценки исходной температуры. Во-первых, рис. 3 с возрастом () в качестве оси -с и пределом прочности при сжатии в качестве -оси, подготовлен в соответствии с содержанием ММА и температурой отверждения.Уравнение первичной регрессии может быть получено в соответствии с температурой отверждения методом наименьших квадратов с результатами, показанными в Таблице 10, где коэффициент регрессии « a », полученный в соответствии с температурой отверждения (далее «крутой коэффициент прочности»), представляет тенденция или тенденция увеличения силы. На рис. 4 представлена диаграмма с температурой отверждения в качестве оси -оси и крутизной коэффициента прочности в качестве оси -оси. Достаточно найти температуру, при которой коэффициент прочности «» равен 0, рассматривая рисунок 4 как вторичную кривую.Вторичная кривая имеет две точки, в которых «» равно 0 (), где высокотемпературная точка представляет собой температуру, при которой заканчивается полное развитие прочности, а низкотемпературная точка представляет собой температуру, при которой развитие прочности приостанавливается из-за низкой температуры. . В конечном счете, точка низкой температуры — это исходная температура, используемая для расчета зрелости. Оценка исходной температуры на основе этого метода представлена в таблице 11.
Содержание ММА (мас.%) Температура отверждения (° C)
Константа
0 −10 14.756 −13,024 0,9829
0 17,696 −11,447 0,9501
10 15,717 7,757 0,9683
20 7,555 7,555 0,9644
2,5 −10 14.603 −18,165 0,9313
0 16.089 −11,467 0,9630
10 15,739 6,196 0,8899
20 5,976 49,860 0,9837
57 57 14,868 −20,619 0,9754
0 16,798 −15,025 0,8933
10 17.009 −0,328 0,9252
20 5,602 48,822 0,9907
MA% мас.
74
Коэффициент сопротивления наклона (для рисунка 4) Исходная температура (, ° C)
−10 0 10 20 a b c
0 14.756 17,696 15,719 7,555 -0,0278 0,0418 17,887 0,9986 -24,625
2,5 14,603 16,089 15,739 16,089 15,739 900,09 0,0189 17,225 0,9583 −24,425
5,0 14,868 16,798 17,009 5,602 −0.0333 0,0576 18,283 0,9440 −22,583
Содержание ММА (% по массе)
915 (° C) Индекс зрелости ()
Возраст выдержки (часы)
3 6 24 72
0 −10 20 .33 25,03 37,95 52,76
0 34,24 42,15 63,89 88,83
10 48,14 59,27 89,84 124,91 89,84 124,91 62,05 76,39 115,78 160,98
2,5 −10 20,06 24,69 37.43 52,04
0 33,96 41,81 63,37 88,11
10 47,86 58,93 89,32 124,19
20 61,77 115,26 160,26
5,0 −10 17,49 21,54 32,65 45,39
0 31.40 38,66 58,59 81,47
10 45,30 55,77 84,54 117,54
20 59,21 72,89 110,48
153,61
Таблица 11 показывает, что исходная температура в диапазоне от -22,5 до -24,6 ° C, несмотря на то, что в ней нет большой разницы, уменьшалась по мере увеличения содержания ММА.При прочности на сжатие 3 часа и 72 часа при температуре отверждения -10 ° C, составляющей 5,25 МПа и 39,62 МПа, соответственно, исходная температура, оцененная в этом исследовании, представляется реалистичным значением.
5.4. Индекс зрелости
Распространенный среди (1) (хорошо известная и широко используемая функция зрелости Медсестра-Сол), (2), (3) и (4) — это характеристика того, что временной интервал не изменяется, а умножается на Это. Обратите внимание, что эти уравнения были предложены для использования в приложениях для цементного бетона.
Однако у полимербетона, как было сказано выше, совершенно другой механизм твердения. Цементный бетон затвердевает за счет гидратации цементного теста, тогда как полимербетон затвердевает за счет полимеризации полимерной смолы. Поскольку для твердения полимербетона не требуется влаги, применяется воздушно-сухое отверждение. При отверждении цементный бетон подвержен воздействию как температуры, так и влаги, но полимербетон — только от температуры. Таким образом, прогноз прочности на основе метода зрелости может быть более подходящим для полимербетона, чем для цементного бетона.
Полимербетон, несмотря на вариации в зависимости от количества добавляемого отвердителя или промотора и температуры отверждения, обычно развивает большую часть своей прочности примерно через 24 часа при комнатной температуре. Таким образом, формулы (1), (2), (3) и (4), которые были предложены для применения к цементному бетону, не могут быть применены к полимерному бетону. Согласно практическому обзору корреляций между показателем зрелости, оцененным путем подстановки элементов полимербетона в эти уравнения, и прочностью на сжатие полимербетона, полученной в ходе испытания, коэффициент детерминации () около 0.5 был признан неприменимым.
Поскольку основная причина этого кроется в различиях в скорости отверждения, нанесение невозможно без контроля временного интервала. То есть, поскольку полимербетон имеет более короткое время отверждения, чем цементный бетон, эффект необходимо уменьшить. Отражая это, можно сделать модификацию в (1). Индекс зрелости, рассчитанный путем подстановки исходной температуры таблицы 11 в (1), показан в таблице 12. Согласно результатам, увеличение содержания ММА привело к снижению индекса зрелости, но разница была небольшой.Полученный таким образом индекс зрелости может быть полезен при прогнозировании прочности полимербетона на сжатие в раннем возрасте.
5.5. Прогнозирование прочности
Модели прогнозирования прочности, как показано в (6) — (11), представлены в различных формах. Среди них уравнение (6), называемое логарифмическим уравнением, было предложено Плауменом и представляет собой одно из популярных соотношений «сила-зрелость» [21, 24]. Это уравнение может достаточно точно предсказать силу для промежуточных значений зрелости, но имеет недостаток несовпадения для низких или высоких значений индекса зрелости [8, 21].
Ohama et al. [19] использовали (11) (модификацию уравнения кривой Гомперца) для прогнозирования прочности на сжатие полиэфирного полимербетона и заявили, что существует значительная корреляция. Это также было первое исследование, в котором для прогнозирования прочности полимербетона использовался метод зрелости.
В этом исследовании среди коммерчески доступных компьютерных программ, связанных с линейным прогнозированием, использовался коммерчески доступный программный пакет статистического анализа под названием Curve Expert Professional [31].
Среди моделей, упомянутых здесь, модель DR-HILL (см. (12)) лучше всего соответствовала соотношению индекса зрелости и прочности на сжатие среди моделей доза-реакция. Где — прочность на сжатие (МПа), — индекс зрелости (° C · час или ° C · дни), и,,, и — параметры.
Результаты регрессионного анализа с использованием этой модели показаны на рисунке 5. Параметры, полученные с помощью регрессионного анализа, перечислены в таблице 13, которая обобщена в соответствии с содержанием ММА, а нижняя строка была получена путем объединения экспериментальных данных. полученный в соответствии с тремя различными количествами содержания ММА.Чтобы фактически предсказать прочность на сжатие полимербетона на основе сложного винилового эфира, параметр в последней части можно использовать для регрессионного анализа всех данных.
−0,463439
Содержание ММА (мас.%)
0 1,746991 72,896267 900,095,0 9,946 0.9029
2,5 −0,529111 67,473992 3,339196 53,013517 0,9039
5,0 −1,351659 66,593701 3,271513 5
69,670477 3,010200 53,060200 0,8965
6.Выводы. медленно увеличивалась до возраста отверждения 72 часа. По мере увеличения содержания ММА разделение фаз имело больший эффект, тем самым снижая прочность на сжатие. По мере снижения температуры отверждения прочность на сжатие заметно снижалась, но степень ее уменьшения с течением времени уменьшалась.(ii) В (5) функция, измененная для оценки индекса зрелости полимербетона, принят уменьшенный коэффициент (). Значение «» должно быть ниже 1, и в случае полимербетона на основе сложного винилового эфира, 0,3 является наиболее подходящим. (Iii) Исходная температура, применяемая в настоящее время к цементному бетону, –10 ° C, оказалась равной не подходит для бетона на основе винилэфирного полимера. Исходная температура, рассчитанная в этом исследовании, в диапазоне от -22,5 до -24,6 ° C, уменьшалась по мере увеличения содержания MMA, хотя разница в температуре была небольшой.(iv) Что касается индекса зрелости, различные уравнения, используемые для существующего цементного бетона, неприменимы к полимерному бетону. Влияние временного интервала необходимо было уменьшить, поскольку было обнаружено, что основной причиной является разница в скорости отверждения. (V) Пакет программного обеспечения под названием Curve Expert Professional использовался для получения соответствующей модели прогнозирования прочности на сжатие, и было обнаружено, что что среди моделей доза-реакция подходящей моделью, применимой к полимербетону на основе сложного винилового эфира, была модель DR-HILL, которая выражается как (12).(vi) Хотя параметры в (12) были рассчитаны с помощью регрессионного анализа в соответствии с содержанием ММА, в реальных приложениях может быть приемлемо использовать параметры, рассчитанные путем объединения всех экспериментальных данных, полученных в соответствии с тремя различными количествами содержания ММА. (vii) Результаты этого исследования могут быть полезны для контроля качества и неразрушающего прогнозирования прочности в раннем возрасте для винилэфирного полимербетона; в будущем также следует провести исследования прочности в позднем возрасте.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.
Оценка прочности бетона с помощью отбойного молотка
Применение отбойного молотка
Основное применение отбойного молотка — измерение твердости бетона с использованием принципа отскока. Однако исследователи попытались использовать этот метод для оценки различных свойств бетона. Среди них распространены следующие приложения:
Оценить однородность бетона по месту
Обозначение участков в конструкции из некачественного или поврежденного бетона
Как метод оценки прочности бетона на месте
Среди этих применений использование отбойного молотка для оценки прочности бетона остается наиболее противоречивым.Исследователи разделились, когда дело доходит до оценки прочности бетона с помощью отбойного молотка.
Оценка прочности бетона с помощью отбойного молотка (метод на месте)
В этом разделе мы рассмотрим, как оценить прочность бетона с помощью отбойного молотка. Первоначально это было сделано с помощью определенных калибровочных кривых, предоставленных производителями (см. Рис. Ниже)
Однако дальнейшие исследования не показали очевидной теоретической взаимосвязи между прочностью бетона и числом отскока ( Malhotra and Carino, 2004, ).Однако показано, что если связь между прочностью бетона и числом отскока для данного бетона установлена, число отскока можно использовать для оценки прочности на месте.
Как установить взаимосвязь между прочностью бетона и числом отскока?
Были предложены различные методы для установления взаимосвязи между числом отскока и прочностью на сжатие. Ниже описаны два наиболее широко используемых подхода к установлению зависимости между прочностью бетона и числом отскока.
ACI 228.1R
Для того, чтобы установить взаимосвязь между числом отскока и прочностью бетона, инспекторы должны взять минимум из 2 дублирующих стержней , из 6 или более точек (, 12 бетонных стержней, всего ) с разными числами отскока. В соответствии со стандартом ASTM C805 места проведения испытаний следует выбирать так, чтобы получить широкий диапазон значений отскока в конструкции.

Журнал "Дизайнер"