Свойства бетона

1.

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АРХИТЕКТУРЫ, ДИЗАЙНА И ИСКУССТВ им. А.Д. Крячкова
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
КОНСТРУКЦИИ
Тема 2. Свойства бетона

2.

Для изучения темы 2, рекомендуется следующая литература (находится на
портале в электронном виде в папке «Литература»):
1. Ермолов В.В. «Инженерные конструкции». Учебник для вузов по
специальности «Архитектура». – М.: Высш. шк., 1991 г. (стр. 90-93).
2. Байков В.Н. «Железобетонные конструкции». Общий курс. Учебник
для вузов. – М.: Стройиздат., 1991 г. (стр. 9-34).
3. Кудзис А.П. «Железобетонные и каменные конструкции». Учебник
для строительных специальностей вузов. Часть 1. – М.: Высш.шк., 1988 г.
(стр. 16-29, 38-40).
4. Герасимов Е.П. «Железобетонные конструкции». Учебное пособие.
(стр. 12-21).

3.

Бетон – комплексный строительный материал, в котором крупные и мелкие
каменные заполнители, соединенные вяжущим, сопротивляются нагрузкам
как одно монолитное тело.
Состав бетона
Вяжущее вещество
Заполнители (щебень, песок)
Вода
Добавки

4.

Классификация бетонов (ГОСТ 25192-2012).
1. Основное назначение:
- конструкционные. Используются для изготовления строительных конструкций;
- специальные. Вид бетона зависит от его назначения.
Конструкционный бетон
Ячеистый бетон – может использоваться в
качестве теплоизоляционного материала
Прозрачный бетон - Illumicon
Полимербетон

5.

2. По стойкости к видам коррозии:
А - бетоны, эксплуатируемые в среде без риска коррозионного воздействия;
Б - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием
карбонизации;
В - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием
хлоридов;
Г - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием
попеременного замораживания и оттаивания;
Д - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей химическую коррозию.
3. По виду вяжущего:
- цементные;
- известковые;
- шлаковые;
- гипсовые;
- специальные.

6.

4. По виду заполнителей:
- плотные (на гравии или щебне);
- пористые;
- специальные.
Блоки из керамзитобетона
Металлическая дробь
Полистиролбетон

7.

5. По структуре:
- плотные;
- поризованные;
- ячеистые;
- крупнопористые.
Тяжелый бетон плотной структуры
Поризованный керамзитобетон
Ячеистый бетон
Крупнопористый бетон

8.

6. По условиям твердения:
- в естественных условиях;
- в условиях тепловой обработке
при атмосферном давлении;
- в условиях тепловой обработке
при давлении выше атмосферного.
Твердение бетона в естественных условиях
Пропарочная камера
Автоклав

9.

Нарастание прочности бетона во времени
Нарастание прочности бетона к 28-суточному возрасту в зависимости от температуры

10.

7. По прочности:
- средней прочности (до В50);
- высокопрочные (В55 и выше).
8. По скорости набора прочности в нормальных условиях:
- быстротвердеющие;
- медленнотвердеющие.
9. По средней плотности.
10. По морозостойкости.
11. По водонепроницаемости.
12. По истираемости:
- низкой истираемости (марки G1);
- средней истираемости (марка G2);
- высокой истираемости (марка G3).

11.

Свойства бетона
Прочностные
Деформативные
Физические

12.

Прочностные свойства.
1. Кубиковая прочность – временное сопротивление бетонных кубов сжатию.
Размер
кубов, см
Условная
прочность
10×10×10
1,1
15×15×15
1
20×20×20
0,9

13.

Разрушение бетонных кубов

14.

2. Призменная прочность – временное сопротивление бетонных призм сжатию.
Соотношение призменной
прочности к кубиковой
прочности:
Rb
0 ,7 0 ,8
R
Rb – призменная прочность;
R – кубиковая прочность.

15.

3. Прочность на осевое растяжение.
Схемы испытания образцов
а)
б)
в)
а – испытание на осевое растяжение образца в форме гантели;
б – испытание цилиндрического образца на раскалывание;
в – испытание бетонной балки на изгиб

16.

Эмпирическая зависимость предела прочности бетона на растяжение
(Rbt) с кубиковой прочностью (R):
Rbt 0,5 3 R2
4. Прочность на срез и скалывание.
Схема испытания на срез
Схема испытания на скалывание
Эмпирическая зависимость предела прочности бетона на срез и
скалывания (Rsh) с пределом прочностью на растяжение (Rbt):
Rsh 2 Rbt

17.

Прочность бетона на сжатие (кубиковая прочность) и прочность бетона на
осевое растяжение являются основными характеристиками бетона, которые
называются классами.
Под классом бетона по прочности на сжатие (В) понимают
среднестатистическое значение временного сопротивления (в МПа) эталонных
образцов (кубы 15×15×15 см), изготовленных и испытанных через 28 суток
хранения при температуре 20±2°С с обеспеченностью не менее 0,95.
Определение класса бетона:
n
Bi
1. Определение среднего значения временного
i 1
B
m
сопротивления образцов:
n
2. Определение среднего квадратического отклонения:
3. Определение коэффициента вариации:
S
S
Bm Bi
n
i 1
2
n 1
Bm
4. Определение класса бетона: B Bm 1
n – количество образцов;
χ = 1,64 – коэффициент, учитывающий обеспеченность равной 0,95.

18.

Классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: В3,5 ÷ В100
Классы тяжелого бетона по прочности на растяжение: Вt0,8 ÷ Bt4,8.

19.

Деформативные свойства.
Силовые деформации:
- при кратковременном нагружении;
- при длительном нагружении.

20.

Полные деформации: εb =εel +εpl
εel –упругие деформации;
εpl – пластические деформации;
εbu – предельные деформации.
Зависимость деформаций бетона от напряжения при
кратковременном сжатии и растяжении

21.

Зависимость деформаций бетона во времени при
длительном нагружении (сжатии)
Значения предельных деформаций:
при сжатии: εbu = 0,002-0,0025 (0,8-4 мм/м);
при растяжении: εbtu = 0,0001-0,0002 (0,1-0,2 мм/м).

22.

Основные характеристики силовых деформаций бетона:
Начальный модуль упругости: Eb
b
el
σb – напряжения в бетоне, при которых бетон работает упруго;
εel – упругие деформации бетона.
Модуль упругопластичности:
Eb' Eb
ν – коэффициент упругости бетона (0< ν <1).
Модуль сдвига:
G 0 ,4 Eb
Несиловые деформации бетона:
1. Усадка.
2. Набухание.
3. Температурные деформации.

23.

Усадка – способность бетона сокращаться в объеме при твердении на
воздухе.
6
2
4
6
3
2
1
5
1 – фрагмент бетонной балки;
2 – продольные усадочные трещины;
3 – поперечные усадочные трещины;
4 – наружный (высыхающий) слой;
5 – внутренний слой;
6 – растягивающие напряжения.

24.

Усадка бетона зависит от многих факторов:
1) С увеличением цемента на единицу объема бетона возрастает усадка.
2) С увеличением В/Ц возрастает усадка.
3) Чем меньше зернистость песка и большепористость щебня, тем
больше усадка.
4) С увеличением влажности усадка уменьшается.
5) Бетоны на щебне дают меньшую усадку, чем бетоны на гравии.
Набухание – способность бетона увеличиваться в объеме при сильном
увлажнении.
Величина набухания в 4 – 6 раз меньше линейной усадки.
Температурные деформации. Бетона с увеличением температуры
расширяется, а с ее понижением сжимается.
Коэффициенты линейной температурной деформации (град-1):
- αbt = 0,00001 – для тяжелого, мелкозернистого бетона;
- αbt = 0,000007 – для легкого бетона при мелком пористом заполнители.

25.

Физические свойства.
Водонепроницаемость – способность бетона не пропускать воду.
Определяется по «мокрому пятну».
Водонепроницаемость определяют по
максимальному давлению воды, при котором на
образцах не наблюдается просачивание воды.
Прибор УВБ-МГ4

26.

Водонепроницаемость бетона оценивается маркой.
Диапазон значений – от W2 до W20. (МПа·10-1)
По водонепроницаемости бетоны подразделяются:
- низкой водонепроницаемости (марки менее W4);
- средней водонепроницаемости (марки от W4 до W12);
- высокой водонепроницаемости (марки более W12).
Марку по
водонепроницаемости
назначают для конструкций, к
которым предъявляют
требования по ограничению
водонепроницаемости.

27.

Морозостойкость – способность бетона в водонасыщенном или насыщенном
раствором соли состоянии выдерживать многократное замораживание и
оттаивание без внешних признаков разрушения, снижения прочности,
изменения массы и других технических характеристик.
Морозостойкость оценивается маркой.
Диапазон значений – от F15 до F1000.
По морозостойкости бетоны подразделяются:
- низкой морозостойкости (марки менее F50);
- средней морозостойкости (марки от F50 до F300);
- высокой морозостойкости (марки более F300).
Марку по морозостойкости
назначают для конструкций,
подвергающихся
воздействию попеременного
замораживания и оттаивания.

28.

Плотность бетона – удельная собственная масса бетона.
В зависимости от плотности, бетоны подразделяются на марки по
средней плотности.
Диапазон значений – от D500 до D2500 (ГОСТ 25192-2012).
1. Особо легкие (марка по средней плотности менее D800).
2. Легкие (марки по средней плотности от D800 до D2000).
Пенобетон. Марки по средней
плотности от D500 до D1200.
Керамзитобетон. Марки по средней
плотности от D700 до D1800.

29.

3. Тяжелые (марки по средней плотности более D2000 до D2500).
4. Особо тяжелые (марки по средней плотности более D2500).
Тяжелый бетон. Марки по средней плотности от D2000 до D2500.
Марка по средней плотности устанавливается для конструкций, к которым
предъявляются требования по теплоизоляции.

30.

Марка напрягающего бетона по самонапряжению (Sp) представляет
собой значение предварительного напряжения в бетоне, МПа,
создаваемого в результате его расширения при коэффициенте
продольного армирования равного 0,01.
Диапазон значений – от Sp0,6 до Sp4.
Марка по самонапряжению
конструкций.
устанавливают
для
самонапряженных

31.

Огнестойкость – способность материала сохранять прочность при
пожаре (Т = 1000 ÷ 1100 ºС).
Огнестойкость бетона – до 5 часов.
Жаростойкость – способность бетона сохранять прочность при
длительном воздействии высоких температур (выше 200 ºС).
В целях увеличения жаростойкости бетона применяют специальные
заполнители и вяжущие.
Область применения жаростойкого бетона – фундаменты доменных
печей и разнообразных тепловых агрегатов.

32.

Основные нормируемые и контролируемые показатели качества бетона
Наименование
Область применения
Класс по прочности на сжатие В
Назначают для всех видов бетонов и
конструкций.
Класс по прочности на осевое
растяжение Bt
Назначают в случаях, когда эта
характеристика – главенствующая в
работе конструкции и ее контролируют
на производстве.
Марка по морозостойкости F
Назначают для бетона конструкции,
подвергающихся
воздействию
переменного
замораживания
и
оттаивания.
Марка по водонепроницаемости W
Назначают для конструкций, к которым
предъявляют требования по ограничению
водопроницаемости.
Марка по средней плотности D
Назначаются для конструкций, к которым
предъявляются
требования
по
теплоизоляции.
Марка по самонапряжению Sp
Назначают
для
конструкций.
самонапряженных