Тяжелые цементные бетоны

09/12/2023
КОНТРОЛЬ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА.
Испытания образцов статической нагрузкой по стандарту.
То же высверленных или вырубленных из изделия.
Выборочные испытания готовых изделий и конструкций.
По косвенным характеристикам физических свойств бетона.
По косвенным характеристикам механических свойств бетона.
Основан на испытании одной или нескольких серий контрольных образцов.
Основан на испытании единичных изделий и конструкций.
Основан на испытаниях не менее чем 30 серий образцов, что позволяет гарантировать прочность бетона с учетом ее фактической однородности за анализируемый период контроля.

09/12/2023
В настоящее время основным и обязательным является статистический контроль прочности бетона.
Приемка бетона путем сравнения его фактической прочности с нормируемой без учета характеристик однородности прочности не допускается ГОСТ.
К неунифицированным характеристикам прочности бетона при статистическом контроле относятся:
средняя (фактическая) прочность партии Rт,j .
требуемая прочность Rd .
средний уровень прочности Rmu .
Статистический контроль основан на достаточно большом количестве испытаний и позволяет гарантировать прочность бетона с учетом ее фактической однородности в партиях, выпущенных за анализируемый период (интервал времени от одной недели до двух месяцев).

09/12/2023
Требуемая прочность (отпускная, передаточная, в промежуточном и проектном возрасте) вычисляется по формуле
где: Bn - нормируемое значение соответствующей прочности бетона (в проектном возрасте - класс бетона по прочности);
kd - коэффициент требуемой прочности, определяемый как функция фактического коэффициента вариации прочности,
kd = f(kv).
Средний уровень прочности вычисляют по формуле
где: kmu - коэффициент среднего уровня прочности, определяемый как функция коэффициента вариации прочности, kmu = f(kv).

09/12/2023
ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ.
Зависимость “Скрамтаева - Боломея” прочности бетона от цементно-водного отношения и характер ее аппроксимации:
1 – график Rb28/Rc = f(Mc/Mw);
2 – прямая Rb28/Rc = k2(Mc/Mw+0,5);
3 – прямая Rb28/Rc = k1(Mc/Mw-0,5).

09/12/2023
Зависимость прочности бетона от водо-цементного отношения.

09/12/2023
Деформативные свойства бетона - заключаются в способности изменять свою форму и размеры.
Величина и характер деформации существенно влияют на несущую и защитную способность, долговечность и внешний вид бетонных и железобетонных конструкций.

09/12/2023
Под нагрузкой бетон ведет себя как вязкоупругопластичное тело.
Диаграмма σ – ε бетона:
Rpr – призменная прочность; εtot - полная относительная деформация; εel – то же упругая; εpl – то же пластическая.

09/12/2023
Еb = E0 = tgα0 = 0,3 Rpr / ε0,3Rpr .
Упругие свойства бетона характеризуют модулем упругости Еb , который определяется по условию
Ползучесть - пластические деформации бетона, увеличивающиеся во времени, даже если нагрузка остается постоянной.
Полная относительная деформация бетона
- с учетом ползучести находят по формуле
где: мера ползучести Ct = εpl,t / σ .
Силовые деформации:

- проявляются как изменение его объема вследствие изменения влажности и физико-химических процессов твердения цемента.
Усадочные деформации
В зависимости от факторов, их вызывающих, различают влажностную, карбонизационную и контракционную усадки.
Полная деформация усадки определяется, как сумма этих составляющих.
Температурные деформации обусловливаются нагревом бетона, вызываемым различными причинами, и в том числе экзотермией цемента.
Свободные температурные деформации бетона можно вычислить по формуле
где: ΔT — изменение температуры бетона, К; αb — температурный коэффициент линейного расширения бетона, изменяющийся в пределах (0,7...1,5)·10-5 К-1.

09/12/2023
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА:
- плотность, пористость, водонепроницаемость, морозостойкость и теплопроводность.
Плотность ρb - по средневзвешенной плотности компонентов, изменяющейся в пределах (2,6...2,7 г/см3), в среднем составляет 2,65 г/см3.
Средняя плотность ρm,b - изменяется в пределах от 250 до 6000 кг/м3 и главным образом зависит от состава и структуры бетона.
Для тяжелого бетона установлены значения ρm,b : свыше 2200 и до 2500 кг/м3.
Относительная плотность ρrel бетона характеризует степень заполнения его объема Vb твердой фазой Vsf :

09/12/2023
Пористость пb для тяжелого бетона она может быть приближенно вычислена в процентах:
где: Mw и Мс - расходы воды и цемента, т/м3;
β - коэффициент, учитывающий количество химически связанной воды (при полной гидратации цемента β = 0,22...0,28); Va - количество вовлеченного воздуха, м3.
Водонепроницаемость - зависит от его плотности и структуры: бетоны высокой плотности с замкнутой мелкопористой структурой практически водонепроницаемы.
Марки бетона по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W8, W10, W12, W16, W18 и W20. Числовой индекс марки обозначает давление воды (кгс/см2), при котором образцы-цилиндры высотой 15 см не пропускают воду в условиях стандартного испытания.

09/12/2023
Для количественной оценки водонепроницаемости бетона используется другой показатель - коэффициент фильтрации воды k.
Морозостойкость - зависит от морозостойкости компонентов бетона, структуры его перового пространства и насыщения водой.
Марки бетона по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000. Числовой индекс марки обозначает количество циклов попеременного замораживания, которое выдерживает серия стандартных образцов кубов
(n = 6) при испытании.
КОРРОЗИЯ БЕТОНА
- процесс разрушения бетона под воздействием внешней агрессивной к бетону среды.
Агрессивная среда может быть газообразной, жидкой и твердой.

09/12/2023
ВИДЫ КОРРОЗИИ БЕТОНА
выщелачивающая
кислотно-солевая
сульфатная
по реакции
3CaO⋅Al2O3⋅6H2O + 3CaSO4 + 25H2O = 3CaO⋅Al2O3⋅3CaSO4
⋅31H2O ,
в результате в порах бетона происходит накопление и кристаллизация малорастворимых продуктов реакции со значительным увеличением объема твердой фазы – камень растрескивается
относятся:
- углекислая коррозия
СаCО3 + СО2 + Н2О = Ca(HCO3)2 ;
- общекислотная коррозия
Ca(OH)2 + 2HСl = СаСl2 + 2Н2О;
Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4 +2H2O ;
- магнезиальная коррозия
Са(ОН)2 + MgCl2= СаСl2 + Mg(OH)2 или
Са (ОН)2 + MgSO4 + 2Н2О = CaSO4 ⋅2H2O + Mg(OH)2
заключается в растворении и вымывании гидроксида кальция, содержащегося в цементном камне бетона;
возникает под действием мягких (неминерализован-ных или слабоминерализо-ванных) вод, компоненты бетона растворяются и уносятся водой

09/12/2023
Классификация сред по степени агрессивного воздействия на бетон

09/12/2023
ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА БЕТОНА
Бетон является одним из основных конструктивных материалов войсковых и специальных сооружений, обеспечивающих защиту личного состава и боевой техники от воздействия современных средств поражения
Динамическая прочность бетона - проявляется при кратковременных или быстрых нагружениях, вызванных воздействием современных ядерных или обычных средств поражения, а также другими причинами: землетрясениями, технологическими процессами с быстродействующей техникой, движением боевых машин или транспорта.
В условиях динамического нагружения он имеет коэффициент динамического упрочнения kds больше единицы.

09/12/2023
I - область динамической прочности; II - область статической прочности; IIn - зона стандартной прочности; III - область длительной прочности.
Зависимость напряжений в материале от времени нагружения σu - t :

09/12/2023
Значения коэффициента динамического упрочнения kds для различных бетонов при tdyn = 0,01 с.

09/12/2023
Характер взрывного разрушения в материалах:
1 - в бетонах; 2 - в сталях.
Взрывостойкость бетона является одной из разновидностей динамического сопротивления.
От взрыва в бетоне, как и в других материалах, в зоне сжатия образуется взрывная воронка, а в зоне растяжения - откольная.
Характеризуют коэффициенты сопротивляемости взрыву kexp и отколу kch . Для тяжелого цементного бетона В25
kexp = 0,15 и kch = 0,45, а для армированного сталью (в железобетонных конструкциях) kexp = 0,1 и kch = 0,35.

09/12/2023
Сопротивление бетона прониканию при ударе
характеризуется коэффициентом сопротивляемости прониканию при ударе kpv ,
Для тяжелого цементного бетона В25 kpv = 13⋅10 -6, а для армированного сталью kpv = 8⋅10 -7. Сопротивление бетона прониканию при ударе тем выше, чем ниже значение этого коэффициента.
Характеризуется коэффициентом проницаемости бетона, м2 :
Газонепроницаемость
где: V — объем газа, прошедшего через образец бетона (эксфильтрата), м3; η — динамическая вязкость эксфильтрата, Па⋅с; А — площадь фильтрации газа, м2;
t - время фильтрации газа, с; Δр — перепад давления между противоположными поверхностями фильтрации, Па.