ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН

КУБИКОВАЯ И ПРИЗМЕННАЯ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА

Марку бетона выбирают исходя из технико-экономиче­ских соображений, при этом учитывают условия изготов­ления конструкций, их эксплуатации и т. д.

В зависимости от наибольшей крупности зерен запол­нителя бетона действующими в СССР нормами предусмат­ривается испытывать образцы в виде кубов и призм, раз­мер которых указан в табл 2.

По ГОСТ 10180—67 предел прочности тяжелого бетона при сжатии определяют испытанием на сжатие контрольных кубов с размерами ребер 20 см в 28-суточном возрасте. Этот же ГОСТ допускает испытание кубов и других разме­ров. В данном случае показатели прочности образца при­водят к прочности стандартного куба умножением на мас­штабный коэффициент /С, значение которого можно устано­вить опытным путем, либо по таблице, приведенной в ГОСТе.

Согласно данным этой таблицы значения масштабных коэффициентов К, например при пересчете прочности куба размером 10x10x10 см Ri0 на прочность куба размером 20x20x20 см /?2о> принимают от 0,87 для марки бетона 140 до 0,81 для марки 400, а для бетона более высоких ма­рок значение К рекомендуется определять интерполяцией.

Следовательно, если опре-

Делять значение д ==

АЮ

Для высокопрочных бето­нов по этим рекоменда­циям, то для бетона марки 1000 оно будет равно 0,69, а для образцов с ребром 15 см — 0,78.

Однако установлено [57, 66, 86, 87], что у об­разцов кубов из высоко­прочных бетонов в возрасте 28 суток и более коэффи­циенты К значительно вы­ше, чем рекомендуемые ГОСТом. Так, например,

Средняя величина К = тг*

Дю

У бетонов марок 600—1000 в 28—90 суток, гпо данным

D

[87], составила 0,96. Из данных [66] следует, что К =ъ~

АЮ

В возрасте бетона 28 суток равен 1,06 и в возрасте 160 су-

D

Ток — 0,98. У бетонов тех же возрастов К = составляем

1,06. Повышенные по сравнению с рекомендуемыми для высокопрочных бетонов ГОСТом значения К получены также в опытах Е. А. Антонова. Для бетонов с прочно­стью от 430 до 760 кГ/см2 средняя величина К = тг

R

Равна 0,91. Значения К = выраженные кривой рас­пределения, которая описывается закономерностью Вей- булла, приведены на рис. 21. При построении этой кривой использовано около 400 значений/С. Среднее значение

D

К = п^ равно 0,93. Аналогичное обобщение величин

АЮ Е>

К = ^ показало, что среднее значение К равно 0,96. ЭД

Таким образом, приведенные в ГОСТ 10180—67 при­менительно к высокопрочным бетонам величины масштаб­ных коэффициентов К следует считать заниженными. Это объясняется тем, что наблюдаемые при испытании образ­цов-кубов одинаковых и неодинаковых размеров колебания прочности вызваны одновременным воздействием ряда фак­торов. Одним из основных факторов является неоднород­ность структуры затвердевшего бетона. Поэтому с увели­чением прочности бетона, приготовленного на жестких бе­тонных смесях, требуется применять более эффективные методы уплотнения.

Существенное влияние на показатели прочности ока­зывает жесткость плит испытательного пресса. Рядом авто­ров [57, 100] установлено, что прочность образцов различ­ных размеров при испытании на прессах с плитами достаточ­ной толщины практически одинакова, тогда как при испы­тании на прессах с тонкими опорными плитами она воз­растает с уменьшением размеров образца.

Зависимости между призменной и кубиковой прочно­стью бетонов обычно устанавливают в лабораторных ус­ловиях. При этом определяется коэффициент призменной

П

Прочности К-а. п ~ На заводах-изготовителях и строй­ках при изготовлении бетонных и железобетонных кон­струкций или в целом сооружении обычно контролируется только кубиковая прочность. Истинное же значение проч­ности бетона при сжатии определяется призменной проч­ностью, которая указывается в проектах и соответствующих нормативных документах, составленных с учетом экспери­ментальных данных.

На основании зависимости типа = f(R), в которой рост призменной прочности і? пр прямо пропорционален росту кубиковой прочности R, Б. Г. Скрамтаев и А. А. Бу - дилов предложили зависимость RuР = 0,68 R. В норматив­ных документах она принята в виде RnР = 0,7 R (для бе­тона марок 300—600).

Дальнейшими исследованиями [66, 87, 121 ] тяжелых бетонов подтвердилась прямо пропорциональная зависи­мость между #пр и R. При статистической обработке дан­ных получено, что по [66] среднее значение = 0,783/? и по [121] #Пр = 0,791 R.

Как в Советском Союзе, так и за рубежом получены данные [15, 23, 66, 67, 70, 87, 103, 147, 184, 188], подтверж­дающие зависимость RnР от R высокопрочных бетонов
(рис. 22) в возрасте от 1 до 360 суток. В опытах исполь* зовали образцы-призмы размером 10x10x40, 15ХІ5Х Х60 и 20x20x80 см. Во всех призмах отношение высоты к стороне основания составляло 4, размеры основания ку­бов были равны размеру основания призм. Бетонную смесь

При изготовлении образцов уплотняли, как правило, на виброплощадках.

Бетонные смеси приготовляли на портландцементе марок от 500 до 800 по ГОСТ 310—41 с различным минералоги­ческим и химическим составом. В опытах [15, 67, 70] и частично [87] использовали высокоактивные быстросхва - тывающиеся цементы ВПЦ и ОБТЦ. В качестве запол­нителя применяли гранитный или базальтовый щебень, горный и речной пески с различными модулями крупности. Максимальный размер щебня, как правило, составлял од­ну четвертую часть наименьшего размера стороны образца. Преимущественно использовали промытые заполнители.

Минимальный расход щебня на І Мн бетона [103] со­ставлял 825 кг, максимальный [87] — 1660 кг. Расход песка также колебался в значительных пределах: от 300 кг при изготовлении образцов в опытах [67] до 640 кг В опытах [87].

Расход цемента достигал 300 кг в опытах [87] и 835 кг В опытах [103]. При изготовлении образцов из песчаного раствора методом силового проката расход цемента дости­гал 850 кг. Таким способом в производственных условиях по предложению Мосметростроя были изготовлены блоки обделки метро. Блоки распиливали на призмы размером 15 X15 X 60 см и кубики 15 х 15 х 15 см и испытывали в воз­расте 60 суток. Прочность такого бетона достигала в сред­нем 700 кГ/см2.

Бетонные Ъмеси имели низкие В/Ц, величина которых колебалась от 0,23 в опытах [70] до 0,42 в опытах [87]; при этом жесткость бетонных смесей в различных опытах принималась от 30 до 240 сек по техническому вискозиметру. Для увеличения пластичности советские исследователи применяли добавку 0,2% ССБ от веса цемента.

Г. Н. Писанко, Е. Н. Щербаков и А. И. Рожков в опытах с песчаным бетоном подтвердили зависимость Ruv от R, которая с достаточной степенью точности совпадает с об­щей зависимостью для высокопрочных бетонов (см. рис. 22). Для бетона, приготовленного иным методом укладки бе­тонной смеси (вибровакуум-штампование, силовой прокат и т. д.), общая зависимость Ruv от R сохраняется. Это под­тверждается результатами испытания образцов-призм раз­мерами 15x15x60 см и образцов-кубов размерами 15 X X 15x15 см, выпиленных из тоннельной обделки метро. Образцы были изготовлены в производственных условиях и испытаны в возрасте 30 суток. Прочность такого бетона достигала 950 кГ/см2.

На основании данных статистической обработки по­строена корреляционная зависимость (см. рис. 22), которая описывается уравнением

Rnv= 0,783/?. (III.1)

Коэффициент корреляции г = 0,956 достаточно высо­кий, что дает основание считать эту зависимость устой­чивой.

На зависимость Rnp = F(R) в значительной степени ока­зывает влияние трение, возникающее на поверхности сопри­касания образца с плитами пресса, и жесткость плит. Ос­новные же факторы, влияющие на прочность бетона, такие как состав бетонной смеси, качество составляющих и. спо­собы приготовления и укладки бетонной смеси для иден­тично изготовленных образцов (кубов и призм), мало ска­зываются на этой зависимости.