Основной закон прочности бетона

Цемент при твердении химически связывает не более 20-25% воды от своей массы. Фактически же для обеспечения необходимой подвижности бетонной смеси берут 40-80% воды. Вода необходима также для смачивания поверхности песка и крупного заполнителя. Свободная, химически не связанная вода образует в бетоне поры. Чем больше пор, тем ниже будет прочность бетона.

Исследованиями была установлена следующая зависимость:

R_ц

R_б = ---------- (формула Н.М.Беляева),

к(В/Ц)ⁿ

где: R_б - прочность бетона, R_{ц -} марка (активность) цемента, В/Ц - водоцементное отношение, к и n - коэффициенты, зависящие от вида бетона и качества заполнителей (к=3, 5 для щебня и 4 для гравия, n=1, 5 для тяжелого бетона).

На практике при подборе состава бетона пользуются линейной зависимостью:

R_б = А R_ц (Ц/В b) (формула И.Боломея-Б.Г.Скрамтаева),

где А - коэффициент, учитывающий качество заполнителей (0, 65; 0, 6 и 0, 55), b - постоянный коэффициент (для Ц/В =1, 4-2, 5 b=-0, 5, а для Ц/В=2, 5-3, 3 b=+0, 5). Бетоны с высоким цементно-водным отношением относятся к высокопрочным бетонам.

При расчете состава бетона используют также:

- уравнение абсолютных объемов:

Ц/ _ц+ В/ _в+ П/ _п+ К / _к = 1000 дм³, где Ц, В, П, К - расходы на 1м³ бетона соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг; _ц, _в, _п, _к - истинная плотность зерен этих материалов, кг/дм³ и

- уравнение, показывающее, что в плотно уложенном бетоне пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с учетом некоторой раздвижки зерен:

Ц/ _ц+ В/ _в+ П/ _п= К / _нк. a_к .к_разд, где _нк – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм³; a_к – пустотность крупного заполнителя; к_разд - коэффициент раздвижки зерен заполнителя.

Маркабетона по прочности - числовая характеристика, определяемая испытанием на одноосное сжатие стандартных образцов-кубов с ребром 150 мм, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и испытанных в возрасте 28 сут. после твердения в нормальных условиях. (М100, М150.... М800, кгс/см² - для тяжелых бетонов).

Классбетона (В) - числовая характеристика, определяемая величиной гарантированной прочности с обеспеченностью 0, 95. Это значит, что заданная прочность достигается в 95 случаях из 100.

Стандарт устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие (МПа): В3, 5; В5; В7, 5;... В60. Для перехода от класса бетона В к средней прочности бетона - марке (при нормативном коэффициенте вариации 13, 5%) следует применять формулу:

= В/0, 778.

Деформативные свойства. Под нагрузкой бетон ведет себя как упруго-вязко-пластичное тело. При небольших напряжениях бетон деформируется как упругий материал, а при больших напряжениях начинает проявляться пластическая (остаточная) деформация. Ползучесть - способность бетона к увеличению деформаций под действием постоянной нагрузки какого-либо вида сжатия, растяжения, изгиба. Деформации ползучести затухают через несколько лет эксплуатации конструкции.

Усадка и набухание связаны с физико-химическими процессами, происходящими в бетоне при твердении, и изменением его влажности. Усадка у бетонов колеблется в основном от 0, 2 до 0, 4 мм/м в годичном возрастн; величина набухания значительно меньше.

Сцепление с арматурой для тяжелого бетона на портландцементе составляет примерно 15-20% предела прочности бетона при сжатии в возрасте 28 сут.

Водонепроницаемость бетона зависит от проницаемости цементного камня, заполнителя и контактной зоны. Характеризуется маркой по водонепроницаемости (МПа): W0, 2; W0, 4; W0, 6; W0, 8; W1, 2.

Морозостойкость определяет долговечность бетона и зависит от качества использованных материалов и капиллярно-пористой структуры бетона. Марки по морозостойкости: F50, F75... F500.

Теплопроводность изменяется от 1, 3-1, 7 Вт/(м.⁰С) для тяжелых бетонов до 0, 2-0, 7 Вт/(м.⁰С) для легких бетонов.

Коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) тяжелого бетона (10-12)^.10^{-6 0}С^-1 близок к КЛТР стали, что обеспечивает совместимость термических деформаций бетона и арматуры.