Лабораторная работа № 11. Определение прочности бетона

Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы

1 Какие процессы обеспечивают переход пластичной бетонной смеси в искусственный каменный материал - бетон?

2 Какие показатели характеризуют естественный режим твердения бетона?

3 Что означает показатель - класс бетона?

4 Какие методы неразрушающего контроля прочности бетона вы знаете?

5 Какие факторы оказывают влияние на прочность бетона?

6 Влияние зернового состава на прочность бетона?

Прочность при сжатии является основным показателем механических свойств бетона. Стандартные образцы 150x150x150 выдерживают 28 суток в нормальных условиях. Можно использовать 300, 200, 100 и 75 умножая их на коэффициент 1.1; 1.05; 0.95; 0.85. По пределу прочности при сжатии для тяжелых бетонов установлены следующие марки и классы: M100, M150, М200, М250, МЗ00, М350, М400, М450, М500, М600, М700, M800. Прочность бетона для конструкций характеризуется классом. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Класс бетона задан в МПа, а марка - кгс/см²

Цель работы:

Учащийся должен приобрести:

1 Навыки:

- определения прочности бетона;

2Умения:

- анализировать влияние факторов оказывающих влияние на свойства бетона

Используемые приборы и оборудование

1 Весы лабораторные.

2 Металлическая штыковка диаметр 16 мм, длина 600 мм.

3 Металлическая форма-куб трехгнездовая 100x100x100 мм - 3 шт.

4 Лабораторная виброплощадка.

5 Секундомер

Определение прочности бетона выполняют путём испытания до разрушения специально изготовленных бетонных образцов. В условиях лаборатории строительного колледжа рекомендуется определять предел прочности при сжатии бетона по результатам испытания образцов - кубов размером 100x100x100 и 150x150x150 мм, а также знакомить с методикой определения предела прочности при изгибе образцов - призм размером 150x150x600 мм и с методикой определения прочности бетона на осевое растяжение по результатам испытания образцов - восьмёрок, изготовленных в специальных формах. Кроме того, следует ознакомить учащихся с определением прочности бетона в конструкциях без их разрушения механическими и физическими методами.

Предел прочности при сжатии бетона по результатам испытания образцов - кубов. Для изготовления образцов - кубов отбирают среднюю пробу бетонной смеси. Методика отбора проб зависит от вида конструкции, метода укладки, твердения бетонной смеси и других факторов. Массу средней пробы устанавливают в зависимости от числа подлежащих изготовлению и испытанию образцов.

Для определения предела прочности бетона при сжатии изготовляют образцы - кубы, размеры которых зависят от наибольшей крупности зёрен заполнителя: длина грани образца-куба, мм 70, 100, 150, 200, 300; наибольшая крупнность зёрен, мм 10, 20, 40, 70, 100,

Образцы изготовляют в разборных чугунных или стальных формах со строганной или шлифованной внутренней поверхностью, формы должны быть достаточно жёсткими, не деформирующимися во время формования образцов, с соединениями элементов, включающими потерю цементного молока при формовании. Размер собранных форм строго выдерживать, не допуская отклонений по длине рёбер внутри куба более 1 %.Углы между гранями прямоугольных форм должны быть прямыми.

Перед укладкой бетонной смеси формы очищают от остатков бетона, внутреннюю поверхность смазывают отработанным минеральным маслом или смазкой, например ОЭ - 2, препятствующей сцеплению затвердевшего бетона с поверхностью форм. Укладка бетонной смеси в формы и её уплотнение должны быть закончены не позднее, чем через 20 мин после отбора пробы бетонной смеси. Методы укладки и уплотнения бетонной смеси в формах зависят от её подвижности. Особо подвижную бетонную смесь с осадкой конуса более 12 см укладывают в форму высотой до 150 мм включительно в один слой, а формы высотой 200 мм и более - в два слоя равной толщины и каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем диаметром 16 мм по спирали от краёв к центру образцов. При штыковании нижнего слоя стержень должен достигать дна формы, при штыковании второго слоя стержень должен проникать на глубину 2 - 3 см в лежащий ниже слой. Число штыкований каждого слоя бетонной смеси принимают из расчёта 10 погружений стержня на каждые 100 см поверхности. По окончании штыкования верхнего слоя избыток бетона срезают металлической линейкой вровень с краями формы, а поверхность образца заглаживают.

Для пластичных (ОК 12 см) и жёстких бетонных смесей, уплотняемых при формовании изделий вибрированием, образцы изготовляют также с применением вибрирования. Бетонную смесь укладывают в форму с некоторым избытком, после чего форму устанавливают на стандартную лабораторную площадку и закрепляют зажимами. Затем включают виброплощадку и секундомером фиксируют время вибрирования. Вибрирование должно продолжаться до полного уплотнения, характеризуемого прекращением оседания бетонной смеси, выравниванием её поверхности и появлением на ней цементного раствора. Обычно это время соответствует показателю жёсткости, увеличенному на 30 с.

При изготовлении образцов из бетонной смеси жёсткостью более 20 с перед укладкой смеси на форме закрепляют насадку, высотой равной высоте формы. Форму с насадкой жёстко закрепляют на лабораторной виброплощадке и заполняют бетонной смесью (примерно до половины высоты насадки), устанавливают сверху на поверхность смеси пригруз, обеспечивающий давление, равное принятому при производстве изделий, но не менее 0,01 МПа, и вибрируют в течение 30 - 60 с до прекращения оседания пригруза. После этого снимают пригруз и насадку, срезают избыток смеси и заглаживают поверхность образца.

После уплотнения образцы в формах, покрытых влажной тканью, хранят в помещении при 16 -20 °С в течение 1 суток, затем вынимают из форм, маркируют и до момента испытания помещают в камеру нормального твердения при температуре 20-25°С с относительной влажностью не менее 95%. Образцы в камере укладывают на стеллажи в один ряд по высоте с промежутками между ними. Увлажнять их непосредственным орошением водой не следует. В случае, если железобетонные изделия изготовляют с применением тепловой обработки, все образцы в формах подвергают одновременному обогреву в тех же условиях, что и изделия, после чего освобождают из форм и хранят в нормальных условиях до момента испытания.

Предел прочности при сжатии образцов - кубов определяют следующим образом. Образцы извлекают из камеры влажного хранения, осматривают и обнаруженные на опорных гранях дефекты в виде наплывов удаляют напильником или шлифовальным кругом, а мелкие раковины заполняют густым цементным тестом. Затем определяют рабочее положение образца при испытании и отмечают краской или мелом грани, которые будут прилегать к опорам. Опорные грани выбирают так, чтобы сжимающая сила при испытании образца была направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси в форму. Образцы-кубы измеряют металлической линейкой с точностью до 1 мм, а затем взвешивают на технических весах. Рабочую площадь сечения образца, мм, определяют как среднее арифметическое площадей обеих опорных граней. Образцы перед испытанием должны в течение 2-4 часов находиться в помещении лаборатории.

Во время испытания образец устанавливают одной из граней на нижнюю опорную плиту пресса центрально по оси последнего. Затем включают электродвигатель гидравлического привода пресса. Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно со скоростью 0,4 - 0,8 МПа до разрушения образца.

Предел прочности при сжатии бетона

R_сж = 10Fр/A, (1)

где Fр – разрушающая нагрузка, кН;

А – площадь поперечного сечения образца, см² .

Предел прочности при сжатии бетона вычисляют как среднее арифметическое результатов испытания трёх образцов при условии, что наименьший результат испытания одного из трёх образцов отличается от следующего показателя не более чем на 15%. Если наименьший результат отличается более чем на 15% следующего большего показателя, то предел прочности вычисляют как среднее арифметическое из двух наибольших результатов. Марку (класс) бетона определяют как предел прочности при сжатии бетонного образца - куба с длиной ребра 150мм. При длине ребра куба 70, 100, 200, 300 мм предел прочности пересчитывают, пользуясь соответственно коэффициентами: 0,85; 0,95; 1,05 и 1,1.

По пределу прочности при сжатии в образцах - кубах размером 150x150x150 мм для тяжёлых бетонов установлены следующие классы: С8/10; С 12/15; С 16/20; С20/25; С25/30; С30/37; С35/45 и т.д.

Для определения прочности бетона в любой срок, а также для решения вопроса о возможности распалубки монолитных железобетонных конструкций можно пользоваться приближённой эмпирической формулой:

R₂₈ = R_n (Ig₂₈/lgn), (2)

где R_n - прочность бетона в возрасте n суток, МПа;

R₂₈ - то же в возрасте 28 суток, МПа.

Данная формула применима для ориентировочного расчёта прочности бетона на портландцементе средних марок в возрасте более 3 суток. Фактическую прочность бетона в конструкциях определяют путём испытания контрольных образцов, изготовленных их той же бетонной смеси и твердеющих в условиях, аналогичных тем условиям, в которых находились конструкции.

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1 От каких факторов зависит прочность бетона?

2 Что такое класс бетона?

3 Что гарантирует класс бетона?

4 Назовите классы тяжелого бетона.

5 Влияние вибрации на свойства бетона.

6 Условия твердения бетона.

7 Какие классы бетонов применяют для предварительно напряженных и специальных железобетонных конструкций?

8 Какие классы бетона применяют для оснований фундаментов и массивных сооружений с невысокими расчетными напряжениями?

9 Как активность цемента влияет на прочность бетона?