Напрягающий цемент что это такое: что это такое, напрягающий цемент, варианты изделия 20, 10, 32 5Н и марки, опыт применения материала, средство для заделки швов

что это такое, напрягающий цемент, варианты изделия 20, 10, 32 5Н и марки, опыт применения материала, средство для заделки швов

Цемент НЦ появился на строительном рынке относительно недавно, однако уже успел получить высокую оценку профессиональных мастеров за свои качества и эксплуатационные характеристики. Являясь одной из разновидностей цемента, материал имеет свои особенности, которые определяют сферу его использования.

Что это такое?

Цемент НЦ (напрягающий цемент) представляет собой вяжущий состав, который отличается особой прочностью и высокой скоростью схватывания. Также он характеризуется водонепроницаемостью и отличной устойчивостью к агрессивным средам, обладает характеристиками, необходимыми для использования в сложных условиях, и является лучшим представителем расширяющих вяжущих.

Его получают при смешивании помола портландцементного клинкера и напрягающего компонента, в состав которого входят гипс, известь и глиноземистый шлак. Портландцемент, входящий в состав, придает материалу устойчивость к образованию трещин.

Особенности

Отличительной особенностью напрягающего цемента является тот факт, что его нельзя смешивать с цементом другого типа. От этого «страдают» его вяжущие и расширяющие качества. Даже если средства не хватает, нельзя включать в него иные добавки, которых не должно быть в составе. При этом может понизиться и огнеупорность материала, что немаловажно в любом строительстве.

Применение напрягающего цемента позволяет придать бетону высокие технические свойства. При затвердевании состав увеличивается в объеме. Расширение можно увидеть уже на 3 день после использования смеси. В этом случае бетон будет затвердевать быстрее, чем при использовании традиционного цемента. При этом скорость затвердевания не будет оказывать негативного влияния на качество покрытия. Прочность состава будет высокой также уже через трое суток после его применения.

Материал отличается повышенной прочностью на изгиб. При необходимости его можно укладывать на старый бетон, при этом уровень адгезии останется высоким. Состав характеризуется низкой газопроницаемостью. В реальных условиях строительства он обеспечивает все те качественные характеристики, которые необходимы для каждого конкретного случая. При этом они будут выше, чем у других составов с модифицированными добавками.

При многочисленных положительных характеристиках напрягающий цемент имеет и недостатки. Например, несмотря на долговечность, стоит такой материал недешево. По этой причине недобросовестные компании часто подделывают цемент такого типа. Рядовому покупателю бывает сложно отличить подлинный материал от поддельного. Однако проблему можно решить путем требования сертификата качества.

Еще одним минусом является тот факт, что не каждый тип напрягающего цемента стоек к низкой температуре. Под воздействием холода некоторые разновидности материала могут лишаться некоторых свойств.

Технические характеристики

Разновидности НЦ различны, однако в среднем напрягающий цемент характеризуется:

• первоначальным схватыванием раствора через 30 мин;
• морозостойкостью до -30 градусов при количестве циклов до 1500;
• прочностью на изгиб после 48 ч равной 3,8 мПа;
• прочностью на изгиб через 28 дней равной 5,9 мПа;
• самонапряжением не менее 2 мПа;
• линейным напряжением от 0,3%;
• прочностью на сжатие через 2 суток не менее 14 мПа;
• прочностью на сжатие через 28 дней порядка 35-49 мПа;
• оптимальным диапазоном температуры проведения работ в диапазоне от +5 до +35 градусов С;
• фасовкой по 25 и 45 кг либо отгрузкой без упаковки (оптовые партии).

Виды

Напрягающий цемент входит в линейку саморасширяющихся составов, но именно его используют в строительстве особенно часто. Он сочетает в себе свойства ВРЦ (водонепроницаемого расширяющего аналога), РПЦ (портландцемента расширяющего вида) и ГГРЦ (глиноземистого расширяющего состава).

На сегодняшний день напрягающий цемент имеет несколько разновидностей, каждая из которых обладает своими особенностями, что сказывается на сфере применения и сроке эксплуатации. Этот состав сероватого оттенка сегодня может иметь 3 модификации, отличающиеся величиной энергии самонапряжения.

Другими словами, каждая категория отличается степенью расширения, о чем говорят цифры каждой марки:

• НЦ 10 – состав без усадки;
• НЦ 20 – материал со средними параметрами расширения;
• НЦ 60 – аналог с высокими расширяющими способностями.

Из всех типов реже строители приобретают безусадочный напрягающий цемент. Более востребован вариант НЦ 20, который имеет самонапряжение около 2 мПА. Его линейное расширение варьируется в пределах 0,3-1,5%. Бетон, выполненный из такого цемента, будет выдерживать давление воды до 20 атмосфер. При этом газопроницаемость такого бетона будет в 40 раз ниже аналога из ПЦ.

При добавлении напрягающих цементных модификаций в бетон увеличивается допустимое давление на фундамент. В частном строительстве это открывает возможности обустройства верхних этажей материалами любого типа. Строителям не придется выбирать облегченные обшивные элементы отделки, также можно не бояться, что нагрузка скажется на фундаменте и несущих перекрытиях.

Кроме того, открываются большие возможности для обустройства бань, организации саун и бассейнов на территории участка.

Все разновидности отличаются взрывобезопасностью, продлевают долговечность конструкций в 3-6 раз и не имеют токсичных составляющих, что особенно важно для здоровья человека. Они расширяются сразу по всему объему, за счет чего бетонная масса распределяется по основанию равномерно, без образования пустот. Это позволяет обеспечить отличные гидроизоляционные свойства изготавливаемых конструкций, что особенно важно в строительстве.

Применение разновидностей напрягающего цемента исключает необходимость использования других материалов для обустройства гидроизоляции.

Все разновидности подвергают маркировке. Марка напрягающего цемента нужна для того, чтобы было проще понять его назначение. До 2003 г обозначения объясняли тип смеси, ее прочность, процент минеральных присадок, а также дополнительные свойства. Сегодня маркировка изменилась.

Сначала указывают состав (I – без добавок, II – с добавками), буквы А и Б означают процент примеси (6-20 и 21-35 соответственно). Кроме этого указывают предел прочности и нормы сжатия (Н – нормальный, С – среднетвердеющий и Б – быстротвердеющий). Наиболее популярным вариантом цемента такого типа является продукт марки 32 5Н.

Сфера использования

Расширение позволяет нейтрализовать усадку, что делает конструкцию из бетона самонапряженной. Поэтому материал незаменим в малоэтажном и многоэтажном строительстве. Сегодня он решает проблему качественной укладки фундамента и стяжки пола. Благодаря положительным характеристикам его используют при строительстве бассейнов, обустройстве очистных сооружений.

Стойкость к воздействию неблагоприятных факторов позволяет применять материал при строительстве конструкций с высокой динамической нагрузкой, а также объектов, возводимых для хранения токсичных веществ. Благодаря его водонепроницаемости напрягающий цемент можно использовать при прокладке магистралей трубопроводов, а также при изготовлении самих трубопроводов. Кроме того, он незаменим в ремонте сооружений, которые подвергаются затоплениям.

Также в зависимости от разновидности состав используют для:

• создания каминов, печей отопления;
• сооружения бань, гаражей, подземных помещений;
• усиления прочности оснований;
• изготовления плит перекрытий многопустотного типа;
• изготовления резервуаров для воды, газа, нефтепродуктов;
• гидроизоляции пола, кровель;
• заделки проблемных участков (сколов, щелей, швов).

Напрягающий цемент можно укладывать в разных, даже сложных условиях. К примеру, из него сооружают напорные трубопроводы, взлетно-посадочные полосы, тонко- и толстостенные конструкции высокой прочности, а также беговые дорожки, стадионы и трибуны. Это отличный материал для железобетонных конструкций.

Как приготовить раствор?

Для получения рабочего песчано-цементного раствора порошкообразную смесь напрягающего цемента смешивают с чистым песком в пропорции 1: 2. Затем к смеси добавляют воду комнатной температуры в количестве около 40% от веса НЦ. Уточнить пропорции и метод разведения можно на упаковке изделия конкретной марки, поскольку производители всегда дают подобные рекомендации для мастеров.

Для получения бетона расход НЦ должен составлять примерно 500 кг на 1 м³ бетона. Смесь тщательно перемешивают при приготовлении и уплотняют при укладке.

Важным нюансом при замешивании раствора является однородность. Для этого используют специальное оборудование, поскольку от однородности будет зависеть качество всей бетонной плиты.

Тонкости использования

При работе с материалом следует учитывать некоторые нюансы. Важно предварительно позаботиться о подготовке оснований и ремонтируемых поверхностей. К примеру, если напрягающий цемент планируется использовать для гидроизоляции, то основание, на котором будут распределять раствор, готовят следующим образом:

• удаляют все, что отслаивается от поверхности;
• избавляются от маслянистых участков и жира;
• снимают старую покраску;
• убирают любые загрязнения, строительный мусор и пыль (если не избавиться от пыли, можно не рассчитывать на высокую адгезию).

Если цемент необходим для стяжки, опалубку придется предварительно смочить водой.

Чтобы отремонтировать составом готовую конструкцию, необходимо подготовить основание, промыв его и обезжирив. В противном случае состав, проникающий в трещины, не будет держаться долго.

На следующий день после укладки поверхность, обработанную напрягающим цементом, необходимо увлажнить. Важно поддерживать ее в таком состоянии в течение недели. Для этого первые 5-7 дней поверхность увлажняют водой и накрывают полиэтиленовой пленкой, чтобы влага не испарялась слишком быстро. Также необходимо поддерживать постоянство химико-минералогического состава сырья и строго следовать инструкции укладки.

Если нужно залить дно бассейна гидробетоном, выполненным из напрягающего цемента, необходимо предварительно выполнить подгонку впускных и выпускных труб водопровода с обвязкой всех элементов резиной. Это позволит усилить герметичность закладных элементов и гидробетона, который образует чашу.

Отзывы

Согласно оценке профессионалов в сфере строительства, свойства напрягающего цемента вполне оправдывают его популярность. Опыт применения показывает, что данный материал наиболее эффективен в сравнении с другими типами цемента. Он подходит для заливки стяжки, фундамента, заделки швов между плитами.

Однако мастера отмечают, что без соблюдения технологии и подготовки основания качественные характеристики материала могут заметно уменьшиться. Цена НЦ, по мнению покупателей, вполне приемлема.

О том, как правильно замешивать цементный раствор, смотрите в следующем видео.

Какой цемент использовать — википедия

Времена рыночной экономики  диктуют свои условия. Товары, не доступные

потребителю еще 15 лет назад, представлены в широком ассортименте, были бы
только средства на их приобретение. В сфере строительных материалов выбор стал
столь богатым, что определиться с материалом становится все сложнее. В этой
статье мы постараемся помочь покупателю не допустить ошибок при покупке такого
незаменимого в строительстве материала, как цемент.

Итак, стоит отметить, что количество производителей, равно как и видов, типов и марок
цемента на сегодняшний день на рынке стройматериалов представлено широким
спектром. Возводимый, ремонтируемый или реконструируемый объект, внешняя среда
и условия эксплуатации становятся основополагающими аспектами при выборе
цемента. Основными видами цементов, используемых в частном строительстве и
ремонте являются: портландцемент и напрягающий цемент.

Портландцемент остается самым распространенным строительным материалом при малоэтажном и
высотном строительстве. Его используют в основе бетонов для монолитного
строительства и изготовления железобетонных изделий. Существует несколько видов
портландцемента, так или иначе определяющие процесс строительства, это –
быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, дорожный и
пр. Портландцемент отлично подходит при изготовлении бетонов для заливки
фундаментов домов, изготовления смесей для кладки кирпича, заливки различных
площадок. Его невысокая цена делает материал доступным и самым распространенным
в сфере частного строительства.

Но, есть конструкции и сооружения, применение в которых обычного цемента
недопустимо. К таким объектам частного строительства можно отнести бассейны,
погребы и различные цокольные помещения. Для строительства указанных объектов
оптимально использование напрягающих цементов и смесей на их основе.
Напрягающий цемент относят к группе быстротвердеющих цементов, начало
схватывания которого начинается уже через 30 минут с момента затворения.
Напрягающий цемент обладает повышенной морозостойкостью, что позволяет ему
выдерживать более полутора тысяч циклов. Самыми распространенными материалами
при строительстве бассейнов, тоннелей, цокольных помещений, и других подземных
сооружений остаются напрягающий цемент НЦ-10 и напрягающий цемент НЦ-20.

описание и характеристики, состав, цены

Обычный портландцемент в ряде случаев не может обеспечить полную защиту возводимых с его помощью сооружений от влаги, действия низких температур и агрессивных сред. Он имеет длительный срок набора прочности, уменьшается в объеме, часто вызывая образование нежелательных трещин и разломов в заливаемой конструкции. Альтернативой является напрягающий цемент – он не имеет усадки, обладает устойчивостью к перепадам температур, высокой водонепроницаемостью, быстро застывая и набирая прочность, расширяется, делая всю монолитную массу напряженной и более надежной.

Оглавление:

1. Технические параметры
2. Область использования
3. Расценки

Состав, марки и характеристики

Представляет собой вяжущее, получаемое при размоле исходного клинкера (62-68 %) с глиноземным шлаком (20-22 %) и каменным гипсом (10-12 %). В некоторых случаях для ускорения процесса отвердевания изготавливаемой из него бетонной массы в состав добавляют и небольшое количество извести (не более 4 %).

Напрягающий цемент выпускается в виде:

• НЦ-10 – безусадочный с минимальным линейным расширением;
• НЦ-20 – наиболее распространенная марка, характеризующаяся средними показателями увеличения объема конструкции после отвердевания, достаточно большой прочностью и самонапряжением;
• НЦ-40 – расширяющийся, обладающий наиболее высокими показателями и свойствами.

Важно! При бетонировании с использованием в качестве связующего вещества данного вида цемента следует применять только одну марку. Нельзя смешивать его с другими видами – это приведет к неравномерному отвердеванию заливаемой массы, недостаточной ее прочности, появлению трещин, сколов различных размеров.

Наиболее распространенной маркой этого цемента является НЦ-20 – купить ее можно практически в любой строительной фирме. Цена его несколько выше, чем у других видов, но это компенсируется прочностью и долговечностью получаемых конструкций.

Основные свойства НЦ:

• Высокая прочность – в отличие от ПЦ имеет показатели по устойчивости к сжатию значительно выше. При соблюдении всех пропорций не создает трещин и сколов.
• Быстрое отвердевание – время первоначального застывания раствора после заливки составляет в среднем 120 минут. Окончательно приобретает свои эксплуатационные свойства бетон спустя 28 дней.
• Водо- и воздухонепроницаемость – быстро застывающая масса образует минимальное количество полостей и пор, по которым через нее могут проникать частицы влаги и различных газов. Наиболее часто используемый цемент для гидроизоляции – НЦ-20.
• Высокая устойчивость к механическому истиранию – в среднем не более 0,06-0,08 г/см2 в год.
• Морозостойкость – НЦ способен выдерживать более 1500 циклов размораживания, не меняя своей структуры и не подвергаясь разрушению.
• Бетон, изготовленный на его основе, не подвержен влиянию различных агрессивных сред.
• Высокая адгезионная способность (сцепление) с основанием заливаемой поверхности.
• При отвердении не образует вредных для человеческого организма токсичных веществ, что позволяет приобретать его для проведения работ в любых помещениях.

Сфера применения

Обладая описанными выше характеристиками, используется для следующих целей:

1. Защита от подтопления грунтовыми водами различных подземных сооружений – подвалов, тоннелей, погребов. Гидроизоляция при помощи цемента данного вида позволяет также защитить и цокольные этажи жилых домов.

2. Заливка бассейнов, отстойников очистных систем – изготавливаемый из него напрягаемый гидробетон позволяет сделать стенки таких емкостей герметичными и водонепроницаемыми.

3. Монтаж взлетно-посадочных полос, полов промышленных зданий, крупных автодорог и других конструкций, испытывающих постоянно большие динамические нагрузки.

4. Заливка ферм больших бетонных мостов.

5. Цементирование трещин в старых фундаментах, омоноличивание стыкуемых между собой плит перекрытий или блоков.

6. Монтаж монолитных кровельных элементов.

7. Производство напорных труб с большим диаметром для канализационной сети. Изготовленные коммуникации на протяжении длительного времени будут сохранять герметичность и устойчивость внутренних к действию агрессивных веществ, содержащихся в грунте и сточных водах.

8. Напрягаемый бетон на основе НЦ-20 и НЦ-40 активно используется для изготовления пустотных плит перекрытия, применяемых в строительстве высотных зданий.

Цементная гидроизоляция подвала, погреба или цокольного этажа выполняется оштукатуриванием стен раствором на основе НЦ-20, НЦ-40. Толщина защитного слоя должна составлять не менее 6-7 мм. Оптимальное соотношение цемент:песок – 1:2.

Стоимость НЦ

Прежде чем купить его для выполнения конкретных работ (заливки бассейнов, цементной гидроизоляции цокольного этажа дома, подвала), необходимо определиться с маркой и количеством. Для небольших объемов лучше приобретать НЦ-10 и НЦ-20 в мешках весом 20-25 кг. Для более ответственных и крупных объектов, где необходимы самые высокие характеристики используемого сырья, а также в промышленном строительстве чаще применяют НЦ-40 в 40-50 килограммовых упаковках или во вместительных биг-бегах массой до 1000 кг.

Приобрести такой вид не представляет труда, но при покупке следует ориентироваться прежде всего на производителей и их официальных дилеров в том или ином регионе, на крупные строительные гипермаркеты и магазины с хорошей репутацией. Не стоит покупать такой цемент у недавно открывшихся или закрывающихся продавцов – в первом случае по неопытности или из-за экономии владелец торговой точки может закупить некачественный товар, во втором – часто происходит реализация складских остатков с истекающим сроком годности или же вовсе некондиции.

Бетон напрягающий

Навигация:
Главная → Все категории → b1

Бетон напрягающий

Бетон напрягающий

Бетон напрягающий — бетон на основе цемента напрягающего. От обычного бетона на портландцементе его отличает способность расширяться в нач. период твердения и растягивать находящуюся в сцеплении с ним арматуру, приобретая при этом напряжения собственного обжатия, т. н. самонапряжение. Получаемые т.о. предварительно напряж. конструкции наз. самонапряженными ж.-бет. конструкциями.

Основу напрягающего цемента составляет портландцементный клинкер (около 2/3 состава), к к-рому при помоле добавляют повыш. по сравнению с портландцементом кол-во гипса, а также дополнительно высокоалюминатные шлаки, являющиеся, как правило, отходами металлургия, пром-сти. Объемное расширение цементного камня обусловлено образованием в процессе его гидратации гидро-сульфоалюмината кальция (т.н. «цементной бациллы»), имеющего объем больший, чем сумма объемов исходных компонентов.

Различают т.н. свободное расширение, когда цементному камню, напрягающему цементу и бетону на его основе не препятствуют внешн. ограничения в виде смешанных элементов конструкций (в стыке, шве), связанной с ним сцеплением или анкерами арматуры, либо противодействующих внешн. сил. При наличии таких ограничений или воздействий имеет место связанное расширение. В этом случае цементный камень или бетон развивает давление на препятствие, проявляющееся в виде распора в швах и стыках или растяжения арматуры независимо от ее направления в бетоне.

Свободное расширение контролируют, как правило, только при произ-ве напрягающего цемента как более чувствит. показатель, оно составляет 0,2—2,5%. Связанное расширение контролируют при произ-ве цемента (в цементно-песчаном р-ре 1:1), фиксируя его в виде марки по самонапряжению — НЦ-10, НЦ-20, НЦ-30 и НЦ-40 (соответственно самонапряжение не менее 0,7, 2, 3 и 4 МПа), а также для определения фактич. марки бетона по самонапряжению, когда она предусмотрена в проекте конструкции.

Связанное расширение помимо энер-гетич. св-в цемента и бетона зависит от степени ограничения расширения, поэтому испытания Б.н. проводят на стандартных образцах-призмах размерами от 4х4х 16 см для цемента до 1 Ох 10×40 см для бетона, используя стандартные динамо-метрич. кондукторы соответствующего типоразмера, создающие в отформованных в них образцах упругое сопротивление расширению, эквивалентное наличию в образцах продольного армирования 1 %.

Подбор состава Б.н. по прочности на сжатие не отличается от подбора состава обычного бетона на портландцементе, однако расход вяжущего может быть снижен практически на 10%. Могут быть получены бетоны классов В15—В40 и выше. При одинаковой прочности бетона на сжатие Б.н. имеет прочность при растяжении на 20% выше, чем бетон на портландцементе. Существует ряд марок по самонапряжению от Sp0,6 до Sp4 (в МПа).

Для получения заданной проектной марки по самонапряжению необходимо учитывать не только активность напрягающего цемента по самонапряжению, но и расход вяжущего, водоцементное отношение и в нек-рых случаях влажностные условия твердения.

Бетон напрягающий характеризуется маркой по водонепроницаемости не ниже W12, в связи с чем в выполняемых из него конструкциях не требуется устройства гидроизоляции и во мн. случаях антикорроз. защиты.

Существует разновидность Б.н. — бетон с компенсированной усадкой, отличающийся тем, что при сохранении всех остальных св-в в нем не нормируется марка по самонапряжению. Для изготовления такого бетона применяют, как правило, напрягающий цемент марок НЦ-10 или НЦ-20. Бетон с компенсиров. усадкой целесообразно применять взамен обычного бетона на портландцементе практически для всех конструкций, что обеспечивает компенсацию усадки и ее отрицат. последствий как на этапе изготовления конструкций (от образования технологич. трещин), так и при эксплуатации.

Технологич. св-ва Б.н. сходны со св-вами бетона на портландцементе, однако при повыш. темп-рах (30 °С и выше) наблюдается тенденция к более заметному ускорению твердения (набору прочности) и, частично, схватыванию смеси. Это позволяет сократить продолжительность и снизить темп-ру тепловлажностной обработки изделий заводского изготовления. Сроки схватывания бетонов и растворов на напрягающем цементе регулируются в широких пределах: от ускорения схватывания до 1—2 мин, что применяется для остановки протечек при ремонте конструкций под гидростатич. напором, до удлинения схватывания до 2—3 ч (при необходимости длит, транспортировки смеси). Для этого добавляют ускорители и пластификаторы, а также используют метод т.н. предварит, частичной гидратации, заключающийся в предварит, перемешивании (до затворения) напрягающего цемента с частично увлажненным заполнителем либо двухстадийном перемешивании смеси. Учитывая особенности Б.н., его применение особенно эффективно в конструкциях, к к-рым предъявляются требования повыш. водонепроницаемости и трещино-стойкости (в т.ч. при использовании подвижных смесей), спец. гидроизоляции в этом случае не требуется. Это сборные и монолитные емкостные, подземные конструкции разл. назначения и стыки в них, трубы напорные и безнапорные, транспортные и коммуникац. тоннели, безрулонные кровли, покрытия полов, дорог, аэродромов и автодорожных мостов, а также основания искусств, конькобежных дорожек и ледовых полей без швов или с увелич. расстоянием между ними, элементы объемного домостроения. Применяют Б.н. для герметизации и защиты от источников ра-диац. излучений, а также для изготовления предварительно напряж. конструкций с целью компенсации потерь напряжений от усадки и др. видов конструкций и сооружений, в т.ч. ж.-бет. конструкций массового произ-ва, взамен обычного бетона как тяжелого, так и легкого.

Похожие статьи:
Болты

Навигация:
Главная → Все категории → b1

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Напрягающийся цемент — Справочник химика 21

    Расширяющиеся и напрягающие цементы являются многокомпонентными, в их состав входят вяжущие вещества, обусловливающие высокую прочность цементного камня, расширяющиеся компоненты, обеспечивающие требуемые период и величину расширения, и различные добавки, участвующие в реакциях гидратации или регулирующие твердение.  [c.290]









    Коэффициент стойкости образцов из напрягающего цемента с добавкой латекса 0,98, образцов из НЦ без добавки 1,18 и для образцов на портландцементе 0,58. [c.379]

    Расширяющиеся и напрягающие цементы [c.289]

    Расширяющийся цемент — цемент, способный в процессе твердения расширяться в результате образования в массе изделия крупных и быстрорастущих кристаллов эттрингита — ЗСаО-АЬОз -3 aS04-32h30. Известны гипсоглиноземистый цемент, расширяющийся портландцемент, напрягающий цемент. [c.226]

    Известно более 50 видов расширяющихся и напрягающих цементов [9-11], которые классифицируют по природе расширяющего компонента, по способу производства по виду основного вяжущего вещества. Последний, отвечающий за формирование прочного каркаса цементного камня, подразделяют на составы на основе глиноземистого цемента и составы на основе портландцемента. В качестве расширяющего компонента используют [9]  [c.290]

    Безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы выпускают в основном по техническим условиям заводов-изготовителей, а также по ГОСТ 11052-74. [c.290]

    Напрягающий цемент (табл. 4.14) [c.290]

    НАПРЯГАЮЩИЙ ЦЕМЕНТ — цемент, который, расширяясь после затвердевания, вызывает напряжение (натяжение) арматуры железобетонных конструкций вид расширяющегося цемента. Начало схватывания Н. ц.— 2—5 мин, конец — [c.37]

    В отечественной практике разработаны составы для гидроизоляционных покрытий на основе напрягающего цемента (НЦ) и предложены методы их нанесения с учетом особенностей применения в различных конструкциях, в том числе в емкостных сооружениях. Применение гидроизоляционного покрытия на основе НЦ вместо традиционной гидроизоляции позволило получить значительный экономический эффект [103]. [c.410]

    Значительный интерес представляют разработки по изготовлению трубопроводов из напрягающего цемента, который, создавая расширение бетона, обеспечивает натяжение арматуры (спиральной и продольной), то есть без соответствующих механизмов достигается необходимое напряженное состояние в стенках труб. Это упростит изготовление трубопроводов и снизит их стоимость. [c.363]

    Цементный камень, приготовленный на основе практически всех гидравлических вяжущих веществ, испытывает усадочные деформации. Это может приводить к появлению трещин в местах соединения бетонных и железобетонных элементов сооружения, что нарушает монолитность конструкции. Плотная заливка стыков и примыкающих частей сооружений может быть осуществлена лишь цементами, объем пластичной массы которых после затвердевания или не изменяется, или несколько увеличивается за счет внутренних сил. Цементы, растворы на основе которых характеризуются приращением объема, носят название расширяющихся. В настоящее время известно несколько видов расширяющихся цементов 1) на основе глиноземистого цемента водонепроницаемый расширяющийся цемент, гипсо-глиноземистый и гипсо-шлако-глиноземистый цементы 2) на основе портландцемента обычный расширяющийся портландцемент и напрягающий цемент. В промышленном масштабе в СССР выпускаются два вида цемента — водонепроницаемый расширяющийся и гипсо-глиноземистый.  [c.533]

    Расширяющиеся и напрягающие цементы получают смешиванием вяжущего вещества со специально подготовленной добавкой или совместным одно- или двухступенчатым помолом компонентов. Основной причиной расширения цементного камня при использовании расширяющих компонентов первых трех видов является образование гидросульфоалюмината кальция (ЗСаО AI2O3 3 aS04 З2Н2О). В последнем случае расширение происходит за счет образования в процессе гидратации цементов гидроксидов кальция и магния. [c.290]

    В книге проанализированы технологические процессы производства основных строительных вяжущих веществ портландцемента и его разновидностей, гипсовых и известковых вяжущих веществ, глиноземистого, расширяющихся, напрягающих цементов и др. Дано теоретическое обоснование и практическое построение производственных процессов. Рассмотрены физико-химические процессы, протекающие при измельчении материалов и термическом превращении сырьбвых смесей, кинетика, механизм и термохимия высокотемпературных реакций в твердом состоянии и присутствии расплава, процессы спекания порошка обжигаемого материала в зерна клинкера. Подробно рассмотрены также физико-химические основы процессов гидратации и твердения вяжущих веществ, коррозии цементного камня и бетона. В учебнике описаны основные строительно-технические свойства портландцемента, шлакопортландце-мента, алюмофосфатных и других вяжущих веществ. [c.3]

    Напрягающийся цемент предназначен для изготовления специальных железобетонных изделий, арматура которых напряжена сразу в нескольких направлениях. Силы, вызывающие напряжение арматуры, возникают при расширении цементного камня. Это явление получило название самонапряжения, а железобетон — самонап-ряженного. Осуществление подобного трехооного напряжения арматуры механическим путем связано с большими трудностями. [c.419]

    Напрягающийся цемент представляет собой тонкомолотую смесь, состоящую из 65—75% портландцементного клинкера, 13— 20% глиноземистого цемента и 6—10% гипса. Начало схватывания его наблюдается через 2—5 мин, а конец — через 4—7 мин после затворения. Замедлителями схватывания могут быть сульфитноспиртовая барда и винно-каменная кислота. Образцы, выдержанные 18—20 ч в формах при 293 К, должны показывать прочность не ниже 20 МПа, а дополнительное выдерживание их в воде при 343 К без форм в течение 6 ч должно привести к увеличению их прочности до 45 МПа. [c.419]

    Напрягающийся цемент был применен для изготовления железобетонных апорных труб с напряженной продольной и поперечной арматурами и при производстве тонкостенных железобетонных изделий. Изделия характеризуются высокой водонепроницаемостью. [c.420]

    Напрягающий цемент представляет собою тонкомолотую смесь, состоящую из 65% портландцементного клинкера, 20% шлака глиноземистого цемента и 15 6 гнпса. Начало схватывания наблюдается через 2—5 мин, а конец — через 4—7 лит после затворения. Замедлителями схватывания могут быть с.с.б. и виннокаменная кислота. В односуточном возрасте прочность образцов, твердевших в воде, составляет 200—300 кПсм . Относительное линейное расширение изделий из напрягающего цемента достигает 3%. Причиной [c.536]

Как определить предел прочности бетона на растяжение

Вы когда-нибудь задумывались, как определить прочность бетона на растяжение? Что такое прочность на растяжение и почему она важна в вашем следующем проекте? На самом деле это очень важная часть общей структурной прочности и стабильности бетона, обеспечивающая прочную основу для всего, что вы собираетесь разместить на нем, будь то бассейн для отдыха на заднем дворе или патио, на котором вы хотите оставаться ровным для отдыха. следующее десятилетие или около того, или огромный небоскреб, который будет доминировать над горизонтом на многие мили.Вот посмотрите, что такое прочность на растяжение, почему это важно и как вы можете определить прочность бетона на растяжение в своем следующем проекте.

Что такое предел прочности?

Вообще говоря, прочность на растяжение любого материала — это его способность и прочность против растяжения или разрыва при разрыве. Но когда большинство людей думают о бетонных сооружениях, они думают о плитах и ​​подъездных путях. Зачем вам беспокоиться о том, что такие проекты разваливаются? Когда земля движется и смещается, бетон часто тянется в разные стороны.Если у него нет соответствующего армирования и прочности на растяжение, бетон может треснуть и разорваться, оставляя неприглядные и опасные щели в тротуарах, проездах, плитах и ​​других конструкциях.

Это отличается от прочности на сжатие. Когда кто-то говорит о бетоне с давлением 3000 или 5000 фунтов на квадратный дюйм, он обычно имеет в виду, какой вес он может выдержать. Поскольку прочность на растяжение, как правило, намного ниже, для предотвращения растекания бетона используются такие материалы, как арматура и армирующая сетка.Это помогает создать структуру, которая вместо бетона выдерживает напряжение прочности на растяжение.

Как определить прочность бетона на растяжение?

Существуют различные способы испытания бетона. Один из тех, который чаще всего рассматривается, когда речь идет об испытаниях бетона, называется испытанием на осадку. Это измеряет, насколько бетон деформируется во влажном состоянии. Бетон, который слишком сильно деформируется, часто имеет слишком высокое содержание воды, что ослабляет бетон.Хотя плохое испытание на осадку может быть индикатором плохой прочности на растяжение, оно обычно чаще используется для измерения прочности на сжатие.

Американский институт бетона располагает обширной документацией по широкому спектру методов испытаний. Для проверки прочности на растяжение можно провести несколько различных испытаний. Во-первых, это испытание на изгиб, при котором проверяется, какое движение может выдержать бетон, прежде чем он сломается. Второй тест создает прямое напряжение на бетоне, а третий тестирует на раскалывание, когда бетон находится под давлением.

Имея четкое представление о том, что такое предел прочности при растяжении и как определить предел прочности бетона при растяжении, вы сможете гораздо лучше оценить прочность, необходимую этому трудолюбивому материалу для выполнения своей работы. Но как только вы решили, какая прочность бетона вам нужна для вашего проекта, подумали ли вы, какие инструменты вам понадобятся? В BN Products у нас есть широкий спектр инструментов, которые помогут сделать ваш следующий бетонный или цементный проект более плавным и легким. Почему бы не взглянуть на то, что у нас есть для вашей следующей работы?

Испытание бетона на растяжение | Испытание бетона на разрезном цилиндре

Что такое предел прочности бетона на растяжение ?

Прочность бетона на растяжение — это способность бетона сопротивляться приложенной к нему растягивающей силе или напряжению.Прочность на растяжение бетона измеряется методом испытания бетона в разрезном цилиндре . Прочность на растяжение бетона измеряется в единицах силы на крон с площади сечения (Н/кв.мм или МПа).

Как известно, характеристики бетона на сжатие хорошие, но слабые на растяжение. Для уравновешивания этой ситуации в бетоне была предусмотрена арматура, чтобы предотвратить образование трещин.

Подробнее: Как проверить прочность бетона на сжатие

Почему бетон слаб на растяжение?

Бетон  не является единственным твердым материалом, таким как сталь, который прочен как при растяжении, так и при сжатии.Он производится путем смешивания вяжущих материалов, воды и заполнителя (а иногда и примесей).

Межфазная переходная зона

Межфазная переходная зона

«Переходная зона интерфейса» является самым слабым звеном в конструкции. Когда к зоне прилагается сжимающее напряжение или сила, заполнитель передает нагрузку от одного к другому. Таким образом, бетон при сжатии не требует большой прочности для сопротивления сжимающим напряжениям.

В случае растягивающих напряжений, возникающих в бетоне, заполнители пытаются отделиться друг от друга, поэтому эта межфазная переходная зона должна выдерживать растягивающие напряжения, чтобы удерживать всю систему вместе. Поскольку прочность этой интерфейсной зоны слабее, чем у заполнителей, разрушение начинается при гораздо меньших напряжениях.

В соответствии с IS 456:2000, предел прочности при растяжении для бетона определяется уравнением.

Прочность бетона на растяжение при прямом растяжении
грубо принимается за одну десятую прочности бетона при сжатии.

Подробнее: Испытание молотком на отскок и расчет прочности бетона

Факторы, влияющие на прочность бетона на растяжение

Прочность бетона на растяжение Методы испытаний

Для прочности бетона на растяжение мы можем использовать следующие методы испытаний

1. Испытание на одноосное растяжение : это испытание на прямое растяжение, при котором образец бетона удерживается за концы и растягивается, вызывая в нем напряжение одноосного растяжения. Испытание на одноосное растяжение является одним из трудных и сложных испытаний для ароматизации бетона, но дает истинную прочность бетона на растяжение.
2. Испытание разрезного цилиндра : В этом испытании бетонный цилиндр помещают горизонтально между нагружающими поверхностями и нагружают по его диаметру. Это нагружение приводит к возникновению поперечного растягивающего напряжения в цилиндре и его разрыву при растяжении по диаметру. См. ASTM C 496 для процедуры испытания разъемного цилиндра.
3. Испытание на изгиб:  В этом испытании бетонная балка подвергается четырехточечной нагрузке и нагружается до разрыва.Образец трескается из-за растягивающих напряжений, возникающих в нижних волокнах при чистом изгибе. Это дает модуль разрыва бетона. Это выполняется в соответствии с ASTM C78. Для испытания на изгиб доступно еще одно испытание, в котором нагрузка прилагается к центральной точке в соответствии с ASTM C 293. Это испытание также обеспечивает прочность на изгиб, которая будет немного выше, чем испытание на 4-точечную нагрузку.

Испытание бетона на растяжение

Прочность бетона на растяжение измеряется методом испытания бетона с разрезным цилиндром по методу , и это одно из основных свойств бетона, особенно в случае строительства дорог и взлетно-посадочных полос.

Прочность бетона на растяжение обычно колеблется от 10 % до 12 % от его прочности на сжатие.

Для определения прочности бетона на сжатие используют образцы куба , а для испытания на прочность на растяжение обычно отливают цилиндрические образцы.

Спецификация испытаний на прочность на растяжение

Образец

Цилиндрический
бетонный образец диаметром 150 мм и длиной 300 мм.

Диапазон нагрузки

Загрузочная машина может применять постоянную нагрузку в диапазоне 1.от 2 МПа/мин до 2,4 МПа/мин. (Как правило, испытание проводится на универсальной испытательной машине)

Возраст испытаний

тест следует проводить в возрасте 7 дней и 28 дней.

Количество образцов

Для лучшего сравнения результатов необходимо протестировать не менее 3 образцов.

Аппарат

1. Испытательная машина (от 1,2 МПа/мин до 2,4 МПа)
2. Штамповочный стержень (диаметр – 16 мм, длина – 600 мм)
3. Бетонная форма (из стали)
4. Мастерок

9025 Подготовка 2 проб

• Возьмите образец бетонной смеси хорошего качества.
• Очистите цилиндрическую форму и убедитесь, что в ней нет пыли и ржавчины.
• Залить форму бетоном в три равных слоя, уплотнив трамбовкой.
• С помощью мастерка выравнивайте верхнюю поверхность бетона.

Отверждение

• Форму с образцами бетона следует накрыть влажными мешками или выдержать в ненарушенной воде в течение 24 часов при температуре 27 °С ± 2.
• По истечении 24 часов вынуть образец и удалить образцы бетона из плесень, и он должен быть погружен в воду на 7 или 28 дней в зависимости от теста.
• Достаньте образец из воды за 24 часа до испытания, и он должен быть сухим.

Подробнее: Бетонный куб не прошел испытания через 28 дней

Процедура испытания прочности на растяжение

Методика определения прочности бетона на растяжение при отрыве согласно IS 456 приведена ниже,

Тест разъемного цилиндра

1. Очистите опорные поверхности машины и погрузочной планки от пыли.
2. Перед испытанием образец следует взвесить в ньютонах.
3. Теперь поместите образец по центру между нагрузочными планками и убедитесь, что верхняя плита параллельна нижней плите.
4. Затем постепенно прикладывайте нагрузку до разрушения образца и запишите значение.
5. Тот же метод был повторен для других образцов

Прочность на растяжение формулы бетона

Формула прочности бетона на растяжение приведена ниже,

Fct – Прочность на растяжение
Бетон

P – Максимальная нагрузка в Н/кв. м

л
– Длина образца

Д
– Диаметр образца

Отчет

Отчет о тестировании должен включать следующие сведения:

Часто задаваемые вопросы: Прочность бетона на растяжение

Прочность бетона на растяжение

Прочность бетона на растяжение — это способность бетона сопротивляться приложенной к нему растягивающей силе или напряжению.Прочность на растяжение бетона измеряется методом испытания бетона в разрезном цилиндре . Прочность на растяжение бетона измеряется в единицах силы на крос с площади сечения (Н/кв.мм или МПа).

Прочность бетона на растяжение измеряется с помощью

Это измеренное Испытание бетона в разрезном цилиндре по методу , единицей измерения которого является сила на площадь поперечного сечения (Н/кв.мм или МПа).

Вам также может понравиться:

Испытание бетона на растяжение

Вернуться на главную страницу

Прочность на растяжение является важным свойством бетона.
потому что бетонные конструкции очень уязвимы к растрескиванию при растяжении
за счет разного рода воздействий и самой приложенной нагрузки. Тем не менее, растяжение
прочность бетона очень мала по сравнению с его прочностью на сжатие.

Из-за сложности приложения одноосного растяжения к бетону
образца, предел прочности бетона определяется косвенным
методы испытаний: (1) Испытание на разрезной цилиндр (2) Испытание на изгиб.

Следует отметить, что оба эти метода дают
более высокое значение прочности на растяжение, чем прочность на одноосное растяжение.

Испытание разъемного цилиндра

Стандартный тест для определения предела прочности при растяжении.
бетона непрямым способом. Это испытание может быть выполнено в соответствии с
с ИС: 5816-1970.

Стандартный испытательный цилиндр из образца бетона (300 мм
X диаметром 150 мм) размещается горизонтально между погрузочными поверхностями.
машины для испытаний на сжатие (рис. 4).Прикладывается компрессионная нагрузка
диаметрально и равномерно по длине цилиндра до разрушения
цилиндра по вертикальному диаметру. Чтобы обеспечить равномерное распределение
этой приложенной нагрузки и уменьшить величину высокой сжимающей
напряжения вблизи точек приложения этой нагрузки, полос фанеры
помещают между образцом и нагрузочными плитами испытательной машины.
Бетонные цилиндры раскололись на две половины вдоль этой вертикальной плоскости за счет
к косвенному растягивающему напряжению, вызванному эффектом Пуассона.

Рис-4 (Прочность на растяжение при раскалывании
Испытание: Цилиндр с нагрузкой сжатия по вертикальному диаметру)

Из-за этой сжимающей нагрузки элемент, лежащий по вертикали
диаметр цилиндра подвергается вертикальному сжимающему напряжению
и горизонтальное напряжение (рис. 4). Условия нагрузки создают высокое сжимающее
напряжение непосредственно под точками нагрузки.Но большая часть цилиндра, соответствующая
по всей своей глубине испытывает равномерное растягивающее напряжение, действующее горизонтально. Это
оценивается, что сжимающее напряжение действует примерно на 1/6 глубины
а остальные 5/6 глубины подвергаются растяжению из-за эффекта Пуассона.

Предполагая, что образец бетона ведет себя как упругое тело,
равномерное боковое растягивающее напряжение f _t , действующее вдоль вертикальной плоскости, вызывает
разрушения образца, которое можно рассчитать по формуле
как,

Приведенный выше результат теста представляет собой «Расщепление
Прочность на растяжение» бетона, которая варьируется от 1/8 до 1/12
прочность куба на сжатие.

Испытание на изгиб

После испытания на растяжение при раскалывании проводится еще одно общее испытание.
Для определения предела прочности при растяжении проводят испытание на изгиб.

Тест может быть выполнен в соответствии с
BS 1881: Часть 118: 1983. Простая гладкая бетонная балка нагружена на одну треть.
точки размаха. Нормальный стандартный размер образца 150х150х750 мм. Если
наибольший номинальный размер заполнителя не превышает 25мм, размер 150х150х500
также можно использовать мм.Пролет балки в три раза превышает ее толщину.

Рис. 5 (Прочность на растяжение при изгибе
Испытание: балка с двухточечной нагрузкой на одну треть ее пролета)

Типичное расположение для теста показано на рис. 5.
выше. Равные нагрузки прикладывают на расстоянии одной трети от обоих
балочных опор. Он вызывает такую ​​же реакцию, как и нагрузка при
обе опоры. Нагрузка на балку увеличивается таким образом, что
скорость роста напряжения в нижнем волокне лежит в пределах
0.02 МПа и 0,10 МПа. Меньшая ставка для низкопрочного бетона.
и более высокий показатель для высокопрочного бетона.

Из приведенной выше конфигурации загрузки видно, что
в средней трети, между двумя нагрузками, балка подвергается
к чистому изгибу. Внутри этой части не создается сдвигающая сила. это
эта часть балки, где индуцируется максимальный чистый изгибающий момент Pd/2
сопровождается нулевой силой сдвига.

По мере увеличения нагрузки, если разрушение происходит в пределах
средней трети балки достигается максимальное растягивающее напряжение, называемое
«модуль разрыва»
f _bt вычисляется
из стандартной формулы изгиба,

Если перелом происходит за пределами средней трети, то
согласно BS 1881 : Часть 118 : 1983, результат теста следует отбросить.

Инженерная школа: Бетон, арматура, прочность на растяжение и сжатие

Как стальная арматура делает бетон более прочным: придавая ему прочность на растяжение. И как повысить прочность на растяжение с помощью предварительного напряжения или пост-натяжения

В прошлом видео мы говорили о бетоне 101 и о том, почему бетон является таким прекрасным строительным материалом. Но я не упомянул его самую большую слабость. Привет, я Грейди, и это Практическая инженерия.

В сегодняшнем выпуске мы продолжаем рубрику о бетоне с обсуждением армирования.

Спонсором этого видео является Skillshare. Подробнее об этом позже.

Чтобы понять самую большую слабость бетона, во-первых, нам нужно немного узнать о механике материалов, что является причудливым способом сказать «Как материалы ведут себя под нагрузкой».

Стресс в данном случае относится не к тревоге или экзистенциальному страху, а скорее к внутренним силам материала.

Существует три основных типа стресса:

• Сжатие (сжатие)
• Напряжение (растягивание)
• Сдвиг (скольжение по линии или плоскости)

И не все материалы могут одинаково противостоять каждому типу нагрузки. Оказывается, бетон очень прочен на сжатие, но очень слаб на растяжение. Но вы не должны верить мне на слово.

Вот демонстрация: эти два бетонных цилиндра были отлиты из одной и той же партии, и мы посмотрим, какую нагрузку они выдержат до разрушения.

Во-первых, испытание на сжатие. При сжатии цилиндр сломался при нагрузке около 1000 фунтов (это 450 кг). Для бетона это довольно мало, потому что я добавил в эту смесь много воды.

Причина в том, что моя установка для проверки прочности на растяжение не такая сложная. Я вставил в этот образец несколько рым-болтов и теперь подвешиваю его к стропилам в магазине. Я наполнил это ведро гравием, но его веса было недостаточно, чтобы проба провалилась.

Итак, я добавил еще одну гантель, чтобы протолкнуть ее через край. Вес этого ведра составлял всего около 80 фунтов или 36 кг — это менее 10% прочности на сжатие.

Все это к тому, что не стоит делать веревку из бетона.На самом деле, без какого-либо способа исправить эту слабость к растягивающему напряжению, вы не должны делать какой-либо конструктивный элемент из бетона, потому что конструктивный элемент редко испытывает только сжатие.

В действительности почти все конструкции испытывают смешанные нагрузки

Это не более очевидно, чем в классическом луче. Эта особая классическая балка сделана мной из чистого бетона здесь, в моем гараже.

Приложение силы к этой балке вызывает развитие внутренних напряжений, и вот как они выглядят: верхняя часть балки испытывает сжимающее напряжение.А нижняя часть балки испытывает растягивающее напряжение.

Вы, вероятно, можете догадаться, где произойдет разрушение этой бетонной балки, поскольку я продолжаю увеличивать нагрузку. Это происходит почти мгновенно, но вы можете видеть, что трещина образуется в нижней части балки, где растягивающее напряжение наибольшее, и распространяется вверх до тех пор, пока балка не разрушится.

Вы видите, к чему я клоню: бетон сам по себе не является хорошим конструкционным материалом. Слишком много источников напряжения, которым он не может противостоять сам по себе.

Итак, в большинстве ситуаций мы добавляем армирование, чтобы повысить его прочность.

Армирование внутри бетона создает композитный материал, при этом бетон обеспечивает прочность на сжатие, а арматура обеспечивает прочность на растяжение.

Наиболее распространенным типом арматуры, используемой в бетоне, является деформированная сталь, более известная как арматура. Я сделал новую балку с парой стальных стержней с резьбой, залитых в нижнюю часть бетона.Эти нити должны действовать точно так же, как деформированные гребни в обычном арматурном стержне, чтобы создать некоторое сцепление между бетоном и сталью.

Под прессом первое, что замечаешь, это то, что этот луч намного прочнее предыдущего. Мы уже значительно превзошли силу, которая подвела неармированный образец.

Но второе, что вы заметите, это то, что сбой происходит немного медленнее. Вы можете легко увидеть, как трещина формируется и распространяется до того, как балка выйдет из строя.

На самом деле это очень важная часть армирования бетона сталью.

Изменяет тип разрушения с хрупкого состояния, при котором нет предупреждения о том, что что-то не так, на пластичное состояние, при котором вы видите образование трещин перед полной потерей прочности.

Это дает вам шанс распознать потенциальную катастрофу и, надеюсь, устранить ее до того, как она произойдет.

Арматура отлично подходит для большинства случаев армирования

Это относительно дешево, хорошо протестировано и понятно. Но у него есть несколько недостатков, одним из основных является то, что это пассивное подкрепление.Сталь удлиняется при напряжении, поэтому арматура не может начать работать, чтобы противостоять напряжению, пока у нее не будет шанса растянуться.

Часто это означает, что бетон должен треснуть, прежде чем арматурный стержень сможет воспринять какое-либо растягивающее напряжение элемента. Растрескивание бетона не обязательно плохо — в конце концов, мы всего лишь просим бетон сопротивляться сжимающим силам, с которыми он прекрасно справляется с трещинами.

Но в некоторых случаях требуется избежать трещин или чрезмерного прогиба, которые могут возникнуть из-за пассивной арматуры.

В этих случаях вы можете рассмотреть возможность использования активной арматуры, также известной как предварительно напряженный бетон.

Предварительное напряжение означает приложение напряжения к арматуре перед вводом бетона в эксплуатацию. Один из способов сделать это — натянуть арматуру при заливке бетона.

Как только бетон затвердеет, напряжение останется внутри, передавая сжимающее напряжение на бетон за счет трения с арматурой.

Таким способом предварительно напрягают большинство бетонных мостовых балок.Проверьте всю эту арматуру в нижней части этой балки.

Другой способ предварительного напряжения арматуры называется пост-натяжением

.

В этом методе напряжение в арматуре создается после затвердевания бетона. Для следующего образца я залил в бетон пластиковые втулки. Стальные стержни могут плавно скользить в этих втулках.

Когда балка затвердела, я затянул гайки на стержнях, чтобы натянуть их. Под прессом эта балка была ничуть не прочнее, чем традиционно армированная балка, но потребовалось большее давление, прежде чем образовались трещины.

Кроме того, это было не так драматично, потому что вместо самих стальных стержней вышла из строя резьба на гайках.

Я надеюсь, что эти демонстрации помогли показать, почему армирование необходимо в большинстве применений бетона — для увеличения прочности на растяжение и изменения режима разрушения с хрупкого на пластичный.

Так же, как и в предыдущем видео, я лишь касаюсь поверхности очень сложной и подробной темы. Многие инженеры проводят всю свою карьеру, изучая и проектируя железобетонные конструкции.

Но я развлекаюсь, играя с бетоном, и надеюсь, вам будет интересно. Я хотел бы продолжить эту серию статей о бетоне, поэтому, если у вас есть вопросы по теме, задавайте их в комментариях ниже.

Возможно, я смогу ответить на них в следующем видео. Спасибо за просмотр, и дайте мне знать, что вы думаете!

— это видео взято с канала YouTube компании «Practical Engineering», на котором есть гораздо больше обучающих видеороликов.

Экспериментальное и численное исследование прочности бетона на растяжение при различных скоростях деформации

Динамическая характеристика бетона имеет основополагающее значение для понимания поведения материала в случае сильных землетрясений и динамических явлений. Реализация материального определяющего закона имеет огромное значение для численного моделирования динамических процессов, вызываемых землетрясениями. Раскалывающиеся образцы бетона были испытаны при скоростях деформации от 10 ^-7  с ^-1 до 10 ^-4  с ^-1 на испытательной машине MTS. Представлены результаты зависимости прочности на растяжение от скорости деформации, которые сравниваются с прочностью на сжатие и существующими моделями при аналогичных скоростях деформации. Также были оценены и обсуждены кривые динамического коэффициента увеличения относительно скорости деформации для прочности на растяжение.Те же данные по растяжению сравниваются с данными по прочности с использованием термодинамической модели. Результаты испытаний показывают значительную чувствительность к скорости деформации, проявляя динамическую прочность на растяжение, увеличивающуюся со скоростью деформации. В режиме квазистатической скорости деформации существующие модели часто занижают экспериментальные результаты. Термодинамическая теория прочности бетона на растяжение при раскалывании удовлетворительно описывает экспериментальные данные о прочности как влиянии скорости деформации.

1.Введение

Давно известно, что бетонные материалы имеют низкую прочность на растяжение по сравнению с их прочностью на сжатие. Поскольку бетон по своей природе слаб на растяжение, он используется в качестве сжимающего материала в большинстве бетонных конструкций [1–5]. Однако, несмотря на то, что статические растягивающие нагрузки на бетонные элементы избегаются, трудно изолировать бетонные элементы от динамических растягивающих напряжений. Распространение волны растягивающих напряжений в элементах конструкций вызывается взрывами, ударами снарядов, землетрясениями и т. д. [6, 7].Фактически, во время Великого землетрясения Хансин-Авадзи наблюдались некоторые необычные трещины и повреждения бетонных конструкций, которые могли быть вызваны распространением волн напряжения и/или границей раздела волн растягивающего напряжения.

В то время, когда бетонная конструкция подвергается динамической нагрузке, следует различать два различных вида разрушения: локальные эффекты и глобальные воздействия на конструкцию. С современными вычислительными средствами и знаниями в области компьютерного моделирования можно рассчитать распределение сил и напряжений в бетонных конструкциях в сложных условиях динамического нагружения.Однако модели динамических свойств материалов все еще находятся в зачаточном состоянии [8, 9]. Следовательно, эти материальные модели являются слабым звеном в расширенных расчетах методом конечных элементов. Надежные тестовые данные, поддерживающие моделирование, доступны только в ограниченном объеме.

Поведение материалов на основе цемента при сжатии при различных скоростях деформации изучено достаточно подробно. Результаты нагрузочных испытаний подтвердили увеличение прочности бетона на сжатие при динамическом нагружении.Этот общий результат был подтвержден многими исследователями в течение многих десятилетий. Некоторые всеобъемлющие обзоры более поздних работ по этой теме можно найти в нескольких обзорах. Например, Абрамс еще в 1917 г. сообщал, что увеличение скорости нагружения сопровождается увеличением прочности бетона на сжатие. Те же результаты были объявлены Wastein [10] и Atchley et al. [11] или Хьюза и Уотсона [12]. Но из-за трудностей с испытательной установкой и приборами было предпринято мало попыток измерить поведение материалов на основе цемента при растяжении при динамических нагрузках, и поэтому доступно мало данных.

Из обзора литературы можно обнаружить, что динамическая прочность на растяжение еще недостаточно изучена, а также данные о влиянии скорости в основном относятся к режиму высоких скоростей деформации (выше 1  с ⁻¹ ) [13]. –15]. Исследования средних и квазистатических скоростей деформации (от 10 90 467 -7 90 468   с 90 467 -1 90 468 до 1 с 90 467 -1 90 468 ) редко ограничиваются.

Для исследования влияния скорости деформации на предел прочности бетона при растяжении были проведены испытания на растяжение образцов из гладкого бетона при скорости деформации от 10 ⁻⁷  с ⁻¹ до 10 ⁻⁴  с ⁻¹ на испытательной машине MTS. Основная цель этого исследования заключалась в разработке метода оценки прочности бетона на растяжение как при статической, так и при динамической нагрузке. Вторая цель заключалась в том, чтобы получить некоторое представление о механизмах разрушения бетона при различных скоростях деформации. Кроме того, поскольку прочность на растяжение является экспериментально определяемым свойством, важно подтвердить экспериментальные результаты с помощью приемлемых численных и аналитических процедур.

2. Экспериментальная процедура

2.1. Подготовка образцов

Пропорции смеси используемого бетона приведены в таблице 1, где тип 42.Во всех смесях использовался портландцемент марки 5R. Смеси содержали летучую золу для экономии цемента и снижения теплоты гидратации для практического применения. В качестве крупного заполнителя использовали гранитный щебень с максимальным размером заполнителя 40 мм. Максимальный размер зерен песка составлял 4 мм. Удельный вес мелкого и крупного заполнителей составил 2,40 и 2,58 соответственно. Крупный заполнитель и песок перед смешиванием высушивают на воздухе.

Cement Water Грубый агрегат Прекрасный совокупность Суперпластификатор Суперпластификатор Air-Haixture 5 ~ 20 мм 20 ~ 40 ММ 134 134 57 57 86 548 548 390 534 1. 43 0,01

После литья образцы были покрыты пластиковой мембраной для предотвращения испарения влаги. Образцы извлекали из формы через 24 часа и сушили во влажном состоянии в течение 6 месяцев. В данном исследовании использовались образцы кубической формы (150 × 150 × 150 мм). Также было отлито несколько сопутствующих 150 мм кубов для получения статического модуля сжатия и упругости бетона. Для бетона в возрасте 180 дней получено следующее значение: прочность на сжатие = 51.8 МПа и модуль упругости = 30,3 ГПа.

2.2. Испытания на растяжение при раскалывании

Прочность бетона на растяжение можно определить с помощью трех типов испытаний: испытаний на прямое растяжение брикетов и катушек, испытаний на модуль разрыва балок и испытаний на растяжение при раскалывании. Существует много технических трудностей при проведении истинного испытания прочности на растяжение. Равномерное распределение напряжения, позволяющее рассчитать истинную прочность на растяжение, получить сложно. Метод, обычно используемый для определения свойств бетона при растяжении, представляет собой испытание балки на изгиб путем нагрузки на балку в третьей точке по пролету.Прочность на изгиб рассчитывается по изгибающему моменту при разрушении в предположении прямолинейного распределения напряжений в соответствии с законом Гука. Это не совсем правда; однако расчетная прочность на изгиб может быть примерно в два раза выше истинной прочности на растяжение. Преимущество испытания балки состоит в том, что концевые части сломанной балки можно использовать для определения прочности бетона на сжатие. Эти результаты прочности на сжатие, однако, вероятно, больше отличаются от фактической прочности полевого бетона, чем от прочности на сжатие, основанной на стандартных цилиндрических образцах.

Было предпринято много попыток найти замену испытанию на балку, и возможно, что испытание на раскалывание цилиндрического образца может быть решением проблемы [16]. Метод испытания на разрыв при раскалывании имеет много преимуществ по сравнению с прямым методом испытания на растяжение; например, его можно проводить гораздо проще, разброс результатов теста очень узкий и т. д. Поэтому этот метод предписан во многих стандартах в качестве стандартного метода испытаний бетона на растяжение.

Исследователи указали, что среди трех методов испытаний (прямое растяжение, испытание на растяжение при раскалывании и изгиб) испытание на растяжение при раскалывании дает наиболее точное измерение истинной прочности на растяжение бетоноподобных материалов в широком диапазоне скоростей деформации [17]. ]. Трудности возникают при испытаниях на прямое растяжение, когда требуется чистое растяжение без эксцентриситета. Часто, когда для закрепления образца используются захваты, сжатие от захватов сочетается с растяжением от испытательной машины.Было показано, что конкретное сочетание сил приводит к разрушению при уровнях напряжения ниже максимальной прочности на растяжение [18].

В испытании на расщепление бетонный цилиндрический или призматический образец сжимается вдоль двух диаметрально противоположных образующих, как схематично показано на рис. 1. Теоретическая основа для испытания была постулирована Дэвисом и Боузом [19]. Предел прочности при раскалывании рассчитывается исходя из гипотетической несущей полосы нулевой ширины (сосредоточенная нагрузка).

Напряжения, связанные с этой конфигурацией нагружения, показаны на рис. 2. Когда к образцу приложена сжимающая нагрузка, элементы, расположенные вблизи центра кубического образца по его вертикальному диаметру, подвергаются вертикальному сжимающему напряжению, равному

где – максимальное растягивающее напряжение в образце при приложенной нагрузке , – глубина и толщина образца соответственно (рис. 2), – расстояние от элемента до вершины образца.Элемент также испытывает горизонтальное растягивающее напряжение, величина которого равна

Узкие несущие полосы, которые помещаются между образцом и нагружающими плитами, используются для восприятия части высокого сжимающего напряжения, возникающего непосредственно под нагрузкой. Прочность на растяжение, определенная в результате испытаний, проведенных без несущих полос, обычно примерно на 8% ниже, чем при испытаниях, проведенных с несущими полосами. Хотя непосредственно под нагрузкой существует довольно высокое горизонтальное напряжение сжатия, оно сопровождается сравнимым по величине вертикальным напряжением сжатия.Поэтому создается состояние двухосного напряжения, предотвращающее разрушение при сжатии [20]. Хрупкие материалы с относительно низкой прочностью на растяжение по сравнению с их прочностью на сжатие будут иметь тенденцию разрушаться при растяжении вдоль линии нагружения. Для каждого из экспериментов на растяжение при раскалывании максимальная нагрузка использовалась для расчета напряжения при раскалывании при разрушении (прочность на растяжение при раскалывании) с использованием (2).

В соответствии со стандартами (Таблица 2) максимальное растягивающее напряжение при разрушении, рассчитанное по теории упругости, представляет собой свойство материала, называемое пределом прочности при растяжении при раскалывании, .Испытание, проведенное Таулоу, показало, что прочность на раскалывание в значительной степени не зависит от длины и диаметра образца. Если несущие полосы достаточно узкие, а поведение материала линейно-упруго-хрупкое, полученное значение близко к пределу прочности, определяемому идеальным испытанием на одноосное растяжение [21, 22]. Анализ методом конечных элементов был использован для проверки того, что распределение напряжения в раскалывающемся образце при динамическом нагружении эквивалентно распределению в статическом случае [23].

в этом исследовании все испытания на препарат , как показано на рисунке 3. Нагрузка была приложена при 0,25 кН/с, 2,5 кН/с, 25 кН/с и 250 кН/с соответственно. Типичная история нагрузки показана на рис. 4. Измерительная система состоит из тензометрического усилителя, магнитофона и интеллектуального процессора сигналов. Может быть достигнута частота дискретизации 104 Гц.

Кроме того, скорость нагружения и скорость деформации в образце можно оценить из выражений

где — временной интервал между началом нагрузки и максимальным значением нагрузки (который определяется из истории нагрузки, представленной на рисунке 4), и — модуль упругости бетона, определенный в результате статических испытаний.

3. Результаты испытаний и обсуждение

3.1. Образец трещины и характер отказа

Образец отказа должен гарантировать достоверность традиционно используемого выражения; то есть разрыв должен быть локализован в диаметре, совпадающем с приложением нагрузки [24, 25]. В проведенных тестах были обнаружены такие же случаи. Большинство тестов можно было бы классифицировать как «валидные тесты». Результаты испытаний также показывают, что испытания на расщепление могут быть альтернативным способом определения динамической прочности на растяжение.Тем не менее, некоторые аспекты следует учитывать в будущих исследованиях. Образец после разрушения показывает небольшую сломанную область вблизи точки приложения нагрузки. Если это наблюдение подтверждается для других материалов на основе цемента, следует спроектировать специальные опоры, чтобы избежать концентрации напряжений в этих зонах. В этом виде испытаний материал подвергается двухосному напряженному состоянию (растяжение и сжатие). Важно оценить влияние напряжения сжатия на значения прочности на растяжение.

На рис. 5 показаны поверхности разрушения образцов бетона при различных скоростях нагружения. Из рис. 6 видно, что с увеличением скорости деформации поверхности изломов образцов становились все более и более уплощенными; и все большее количество агрегатов было разбито по поверхности излома. Вследствие усадочных эффектов в ненагруженном бетоне появляются микротрещины в основном на границах раздела между матрицей и заполнителями [26, 27]. При нагружении в вершине этих микротрещин возникают высокие напряжения.В результате деформации растяжения или сжатия эти высокие напряжения снимаются за счет роста волосковых трещин в матрице и трещин связи на границах раздела между матрицей и агрегатами. Таким образом, материал ослабляется. При увеличении деформации растяжения образец запасает энергию на единицу полного разрушения. Взаимосвязь деформации напряжения может быть описана в двух частях. В первой части, восходящей, энергия, полученная при нагружении, при нагружении не теряется; то есть энергия обратима.Однако во второй, нисходящей части зависимости напряжения-деформации часть энергии теряется из-за образования трещин и, следовательно, необратима. И обратимая, и необратимая энергия возникают в каждой точке нисходящей части отношения. При увеличении деформации и уменьшении напряжения эти участки уменьшаются.

Как правило, при низких скоростях деформации в испытании на растяжение при раскалывании образование микротрещин наблюдается после достижения максимального напряжения. Кроме того, заполнители предотвращают дальнейший рост трещин в матрице.Поэтому они изначально стабильны; то есть для их дальнейшего распространения требуется больше энергии. Зона вокруг микротрещин остается способной нести нагрузку, но в неуклонно уменьшающейся величине. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнута критическая ширина трещины. После этого момента трещина становится неустойчивой. Наконец, разрушение происходит при малой обратимой энергии. Поверхность излома растет относительно медленно по пути наименьшего сопротивления через матрицу и границы раздела вокруг агрегатов; то есть происходит отказ матрицы (рис. 6(а)).В отличие от поведения при низких скоростях деформации, результирующая накопленная энергия деформации остается обратимой почти до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное напряжение; здесь начинается энергия. При замедленном развитии трещины возникают самопроизвольно, то есть без образования значительных микротрещин. Как следствие, выделяется большое количество энергии, трещины перестают быть устойчивыми, распространяются беспрепятственно и относительно быстро. Затем отказ происходит по относительно прямому пути через матрицу и сами агрегаты (рис. 6(b)).

3.2. Прочность на растяжение при раскалывании

В таблице 3 показаны результаты для образцов бетона, включая скорость нагрузки, время до разрушения, скорость деформации, прочность на растяжение при раскалывании и коэффициент динамического увеличения (DIF).

9057 Образец Номер Коэффициент загрузки (KN / S) Время к ошибкам (ы) Максимальная нагрузка (KN) Уровень деформации (S -1 ) Прочность на разрыв (МПа) DIF w101107 0. 25 449,68 122,70 3,47 1 w101201 535,03 124,70 3,52 1 w101304 472,37 121,00 3,42 1 1 W101407 2.5 2.5 51.03 143.00 143.00 4,04 1.16 w101103 56,66 141,50 4,00 1,15 w100812 48,96 132,20 3,74 1,07 w100807 25 25 5. 72 162.40 4,59 4.59 1.32 1,32 W101203 6.72 167.10 4.72 1,36 w101804 6,1 157,60 4,45 1,28 w101802 250 0,42 175,70 4,97 1,43 W101206 0.64 0.64 180. 10 50517 5.09 1.09 1,46 W101703 0.51 186.60 5.27 5.27 1.51

На рисунке 7 показана прочность на разбиение каждого образца в зависимости от скорости деформации и представляет все образцы, обобщенные в таблице 3. Рисунок 7 указывает, что , с каждым порядком увеличения скорости деформации прочность бетона на растяжение при раскалывании увеличивается примерно на 15 процентов. Эта тенденция представляет собой почти линейное увеличение прочности с каждым порядком увеличения скорости деформации. На основании представленных здесь результатов становится ясно, что бетон является очень чувствительным к скорости деформации материалом. Бетонные балки показали высокую прочность на растяжение при высокой скорости деформации. Можно предложить несколько объяснений этих тенденций. Одно из объяснений может быть основано на концепциях механики разрушения [28, 29]. Феномен чувствительности к скорости деформации можно объяснить, объединив классическую теорию Гриффита с концепцией роста докритической трещины. Согласно теории Гриффита, разрушение хрупких материалов происходит, когда дефект превышает критический размер дефекта, после чего происходит разрушение.Если нагрузка прикладывается очень медленно, то докритические дефекты успевают нарастать и, таким образом, разрушение происходит при меньшем значении нагрузки. Однако, если нагрузка приложена с очень высокой скоростью, времени для роста докритических дефектов мало или совсем нет, и элемент конструкции может достичь более высокой нагрузки до того, как произойдет разрушение. Чжан и др. [30] сообщили, что предпиковый рост трещин снижается при высоких скоростях нагружения.

Альтернативное объяснение наблюдаемой тенденции может быть дано на основе нелинейной механики разрушения.Установлено, что непосредственно перед движущейся трещиной находится зона микротрещин, называемая зоной процесса. Виттманн и др. [31] и Reinhardt et al. [32]. предположили, что размер этой зоны микротрещин зависит от скорости трещины; более быстрая трещина имеет перед собой большую зону микротрещиноватости. При более высокой скорости напряжения трещина распространяется быстрее, и, следовательно, зона процесса будет больше. Это повышенное микротрещинование может объяснить более высокие потребности в энергии при более высоких скоростях деформации.Этот аргумент может, на первый взгляд, показаться противоречащим аргументу, представленному выше на основе роста докритической трещины, который предсказывает меньшее количество микротрещин в ситуациях нагрузки с высокой скоростью деформации. Однако эти два явления происходят по разные стороны пиковой нагрузки. Концепция роста докритической трещины применима до пиковой нагрузки; концепция большей зоны процесса применяется в постпиковой области нагрузки, где начинается неустойчивое распространение трещины.

3.3.Коэффициент динамического увеличения (DIF)

Влияние скорости деформации на прочность на сжатие или растяжение бетоноподобных материалов обычно выражается как коэффициент динамического увеличения (DIF) (т. е. отношение динамической прочности к статической) в зависимости от скорости деформации ( или логарифм скорости деформации). Использование нормированного DIF снижает влияние прочности материала на формулы DIF [33, 34]. Сравнивая данные о прочности бетона на растяжение и сжатие из других источников [35, 36] со скоростью деформации (рис. 8), становится очевидным, что прочность на растяжение более чувствительна к влиянию скорости деформации при более низких скоростях деформации, чем прочность на сжатие. Такие же результаты наблюдали и другие.

Экспериментальные данные также показывают, что зависимость скорости бетона выше при растяжении, чем при сжатии (рис. 8). В режиме от низкого до умеренного важную роль в повышении прочности бетона играет влага. Предполагается, что свободная вода в микропорах проявляет так называемый эффект Стефана, вызывая упрочняющий эффект в бетоне с увеличением скорости нагружения. Эффект Стефана — это явление, возникающее, когда вязкая жидкость оказывается в ловушке между двумя быстро разделяющимися пластинами, вызывая реактивную силу на пластинах, пропорциональную скорости разделения (рис. 9(а)).Кандони и др. [37] утверждают, что дают другое объяснение влияния влажности на скорость бетона. Их интерпретация основана на принципе распространения волн в бетоне. Когда пора не заполнена водой, она будет локально отражать приходящую волну напряжения. Многократные отражения всех пор вместе могут вызвать значительное увеличение напряжения. Когда волна напряжения встречается с порой, заполненной жидкостью, отраженное напряжение недостаточно велико, чтобы вызвать увеличение напряжения, которое локально провоцирует повреждение материала. Однако эта интерпретация не объясняет увеличения прочности бетона между статической и динамической нагрузкой.

По мнению авторов, наличие воды в капиллярных порах оказывает «внешнее воздействие» на материал, что приводит к наблюдаемому различию свойств материала. В силу капиллярных эффектов (рис. 9(б)) при динамическом нагружении рост скорости нагружения, обусловленный эффектом Стефана, вызывает увеличение капиллярной силы, что приводит к сжатию твердого скелета, аналогичному «перенапряжению» конкретный.Внешние растягивающие нагрузки должны в первую очередь устранять это внутреннее сжимающее напряжение. Следовательно, эффект Стефана увеличит предел прочности. Однако при динамическом сжимающем нагружении увеличивающаяся скорость внешнего нагружения образца бетона в процессе испытаний создает возрастающее внутреннее давление не только на твердые компоненты бетона, но и на жидкость в порах, стремящуюся выдавить жидкость из образец. Поскольку миграция жидкости не является свободной из-за малости размеров капиллярных пор, помеха создает давление на соприкасающиеся стенки поры, возрастающее по мере увеличения внешней нагрузки на образец. Затем это поровое давление снижает величину внешней нагрузки. Таким образом, из-за влаги в бетоне коэффициент динамического увеличения (DIF) прочности на сжатие будет ниже, чем у прочности на растяжение.

Чтобы правильно проанализировать влияние скорости деформации на механические свойства бетона, результаты в терминах разрушения были обработаны для получения DIF, таким образом, были получены кривые на рисунке 10. Кроме того, чтобы убедиться, что полученные данные согласуются с результаты, описанные в литературе, было проведено сравнение с существующими эмпирическими моделями.

Модель CEB соответствует имеющимся данным. DIF для прочности на растяжение определяется выражением

где и – предел прочности при неограниченном одноосном растяжении в условиях квазистатического и динамического нагружения соответственно; ; ; ; ; — безусловная квазистатическая прочность на одноосное сжатие (в МПа).

Серия тестов на динамическое расщепление была проведена Tedesco et al. [40]. для образцов бетона с различной прочностью на сжатие. На основании результатов этих испытаний была предложена билинейная формула регрессии DIF на растяжение:

Малвар и Росс [41].предложил другую формулу, аналогичную формуле CEB, которая была адаптирована к имеющимся данным для скоростей деформации ниже 1 с ⁻¹ , а для высоких скоростей деформации наклон 1/3 на логарифме (скорость деформации) по сравнению с логарифмом (DIF ) также использовали в соответствии с рецептурой CEB. Тогда предлагаемая формулировка становится

в котором , , и .

Катаяма и др. [42] изучали влияние скорости деформации на поведение при растяжении различных видов бетона. Испытания проводились при степени стресса 2.5 × 10 ⁻⁵ и 8,3 × 10 ⁻⁵  Н/мм ² мм ² в миллисекунду на образцах с различным соотношением заполнителя и цемента. Они ввели скорость деформации в уравнение Друкера-Прагера для выражения DIF при растяжении для бетона следующим образом:

Чжоу и Хао [43] рекомендовали кривую DIF на растяжение для бетоноподобных материалов, которая подобрана на основе экспериментальных результатов; это,

Основываясь на результатах испытаний горных пород, Кадони [44] предложил формулу DIF на растяжение для заполнителей бетона; это,

Построив эти отношения на основе экспериментальных результатов (рис. 10), можно оценить соответствие полученным данным.Кроме того, на фиг. 10 показаны DIF прочности на растяжение, оцененные численно с помощью приведенных выше выражений (5)-(10). Кроме того, представлены различия между числовыми и экспериментальными значениями. Это показывает, что в квазистатическом режиме и режиме умеренной скорости деформации существующие модели часто занижают экспериментальные результаты. Следовательно, следует рассмотреть более подходящее выражение для проектирования расчетов.

4. Интерпретация результатов испытаний с термодинамической моделью

Обработка бетона с помощью термодинамики означает рассмотрение его на атомарном уровне.Атомы находятся в состоянии непрерывного движения; на них действуют силы притяжения и отталкивания. Каждый атом находится на определенном энергетическом уровне. Благодаря непрерывному движению всегда есть шанс, что атом преодолеет присущий ему энергетический барьер и переместится в другое место в системе. Если к системе атомов добавить внешнюю энергию, энергетический барьер (энергия активации) может быть преодолен легче. Энергия может поставляться за счет механической нагрузки, нагревания или градиентов концентрации. Чем сильнее эти внешние воздействия, тем больше вероятность того, что произойдут изменения места.Местные изменения атомов можно обнаружить в среднем по деформациям, трещинам или химическим реакциям.

После представления экспериментальных результатов формулируется критерий разрушения, с которым затем сравниваются данные. Это было сделано в основном эмпирическим путем путем объединения членов, полученных из уравнения скорости Аррениуса, для учета влияния температуры и скорости деформации, которое, как было показано, удивительно хорошо согласуется с экспериментальными данными во всем диапазоне параметров.

В простейшей форме уравнение скорости может быть записано как

где предполагается, что энергия активации является функцией только эффективного напряжения.Для рассмотренного здесь хрупкого бетона разрушению предшествует очень небольшая неупругая деформация, поэтому в формулировке оправдано пренебрежение неупругой деформацией. Другими членами в (11) являются абсолютная температура, газовая постоянная и произвольная постоянная. Применяя (11) к пределу прочности, мы можем рассматривать его в том смысле, что

где и – напряжение и деформация при разрушении. Эта форма идентична той, которую использовал Журков [46] для корреляции данных по разрывной нагрузке для широкого круга материалов, включая металлы, полимеры и стекла.Однако в эксперименте на разрыв под напряжением прикладывается постоянное напряжение и измеряется время до разрушения (или скорость ползучести). В настоящих испытаниях применяется постоянная скорость напряжения и измеряется результирующее напряжение при разрушении. Из-за разницы в истории напряжений, приводящих к отказу, не может быть эквивалентности констант в используемом корреляционном уравнении. Журков [46] обнаружил, что энергия активации, полученная в результате экспериментов по разрыву под напряжением, почти равна теплоте сублимации для многих испытанных материалов.Основываясь на этом наблюдении, он предположил, что фактический разрыв межатомных связей является управляющим механизмом кинетического разрушения твердых тел.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что зависимость энергии активации от напряжения носит линейный характер и имеет вид

где – полная энергия активации процесса, – коэффициент с размерностью объема (часто называемый «объемом активации»), – приложенное напряжение, – константа. — эффективное напряжение относительно барьера термоактивации.Необходимость включения станет очевидной при изучении данных. Линейная форма (13) не существенна, а определяется из самих экспериментальных данных. Уравнение (13) можно рассматривать как двучленное усечение общего разложения в ряд Тейлора .

Подстановка (13) в (12) и решение для предела текучести приложенного напряжения

Следует отметить, что предельное напряжение, когда или когда . Согласно (14), приложенное напряжение при разрушении будет уменьшаться линейно с температурой и линейно увеличиваться с логарифмом скорости приложенной деформации.Таким образом, мы имеем связь между температурой, скоростью деформации и напряжением.

Константы в этом уравнении равны , , , и . На рис. 11 показаны результаты сравнения тестов и теоретической модели в этом исследовании; можно обнаружить, что экспериментальные результаты, представленные выше, демонстрируют удивительно хорошее совпадение для всего диапазона скоростей деформации. Таким образом, термодинамическая теория прочности бетона на растяжение при раскалывании удовлетворительно описывает экспериментальные данные о зависимости прочности от скорости деформации.Коэффициент не зависит от скорости деформации. В настоящее время проводятся дополнительные эксперименты для проверки термодинамической модели поведения бетона на сжатие и изгиб, о которых будет сообщено в последующих статьях.

5. Выводы

На основании результатов испытаний на растяжение при раскалывании и обсуждений, представленных в данной статье, сделаны следующие выводы. Бетонные образцы нагружались при скоростях деформации от 10 ^-7 до 10 ^-4 с ^-1 . агрегатов были разрушены по поверхности излома.(2) С каждым порядком увеличения скорости деформации прочность бетона на растяжение при раскалывании увеличивается примерно на 15 процентов. Эта тенденция представляет собой почти линейное увеличение прочности с каждым порядком увеличения скорости деформации. Эту тенденцию можно интерпретировать путем объединения зоны роста докритической трещины и зоны процесса разрушения: концепция роста докритической трещины применима до пиковой нагрузки; концепция большей зоны процесса применяется в постпиковой области нагрузки, где начинается неустойчивое распространение трещины.(3) Экспериментальные данные показывают также, что зависимость скорости бетона выше при растяжении, чем при сжатии; это явление можно объяснить «эффектом Стефана». Проведено сравнение с существующими эмпирическими моделями; результаты показывают, что в квазистатическом режиме и режиме умеренной скорости деформации существующие модели часто занижают экспериментальные результаты. Следовательно, следует рассмотреть более подходящее выражение для проектирования расчетов. (4) Термодинамическая теория прочности бетона на растяжение при расщеплении удовлетворительно описывает экспериментальные данные о прочности как эффекте скорости деформации.Коэффициент не зависит от скорости деформации. В настоящее время проводятся дополнительные эксперименты для проверки термодинамической модели поведения бетона на сжатие и изгиб, о которых будет сообщено в последующих статьях.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку проекта SKLGDUEK1306, поддержанного Государственной ключевой лабораторией геомеханики и глубокой подземной инженерии, Китайского университета горного дела и технологии, и Jiangsu Planned Projects for Postdoctoral Research Funds (1301031B).

Испытание бетона на прочность на растяжение – процедура [Civil Planets]

Конструкция была спроектирована на основе прочности бетона на сжатие. Поэтому, в основном, испытания бетона на растяжение не требуется выполнять на объекте. Каркасная конструкция, состоящая из сочетания хрупкого и пластичного материала.

• Хрупкий материал – бетон
• Ковкий материал – Армирование

Бетон обладает хорошей силой сжатия и слабой силой растяжения.Таким образом, арматура была предусмотрена в бетоне, чтобы предотвратить образование трещин.

Что такое Прочность бетона на растяжение?

Способность бетона выдерживать тяговое усилие (напряжение при растяжении) без разрушения называется прочностью бетона на растяжение. Прочность бетона на растяжение измеряется в единицах F форс на поперечного сечения A rea (Н/кв. мм или МПа).

Почему бетон слаб при растяжении?

Как сказано выше, бетон слаб в силе растяжения из-за своей хрупкости.

Бетон состоит из смеси различных материалов, цемента, мелких и крупных заполнителей. Каждый материал обладает различными свойствами, что приводит к свойствам бетона в целом.

В период заливки бетона вокруг частиц заполнителя создается градиент водоцементного отношения, а цементное тесто образует вокруг бетона различную микроструктуру. Эта зона называется транзитной зоной интерфейса .

Зона транзитов интерфейса

ITZ является самой слабой зоной бетона, потому что связь между цементным тестом и заполнителями может быть уменьшена из-за выделения бетона.При сжимающем напряжении нагрузка передавалась от одного агрегата к другому, что не требовалось для беспрецедентной прочности.

В то же время под действием силы натяжения заполнители отрываются друг от друга и легко ломаются из своей формы.

Прочность бетона на растяжение Испытание

Прочность бетона на растяжение является важным свойством, когда он будет использоваться при изготовлении конструкций из предварительно напряженного бетона, дорог и взлетно-посадочных полос, это испытание должно проводиться в соответствии со стандартом IS Code 5816.

Прочность бетона на растяжение обычно составляет от 10 % до 12 % его прочности на сжатие.

Бетонный куб использовался для определения прочности бетона на сжатие, но для определения прочности бетона на растяжение необходимо использовать цилиндрический образец.

Испытание на растяжение при разделении

Прочность бетона на прямое растяжение трудно измерить. Поэтому мы используем разделенные испытания на прочность на растяжение.

Косвенный метод определения прочности бетона на растяжение с использованием бетонного цилиндра, который расщепляется поперек вертикального поперечного сечения, известен как прочность на разрыв при растяжении.

Почему?

Поскольку при прямых испытаниях на прочность на растяжение к кубу невозможно приложить осевую нагрузку, всегда будет некоторый эксцентриситет. Напряжение, приложенное к бетону, также имеет тенденцию ломать его на концах. Но мы используем не только бетон; мы используем его с арматурой, где нагрузка действует в центре, а не на концах.

Спецификация испытаний

• Образец – Образец бетона должен иметь цилиндрическую форму диаметром 150 мм и длиной 300 мм.
• Диапазон нагрузки – Испытательная машина может последовательно прикладывать нагрузки в диапазоне от 1,2 МПа/мин до 2,4 МПа/мин.
• Возраст теста – Тест проводится в период 7 дней и 28 дней. При необходимости могут быть проведены испытания в любом другом возрасте, в котором желательна прочность на растяжение.
• Количество образцов – Не менее трех образцов должны быть испытаны за каждый период испытаний.

Необходимое оборудование

1. Испытательная машина (1.от 2 МПа/мин до 2,4 МПа/мин)
2. Стержень трамбовки (диаметр – 16 мм, длина – 600 мм)
3. Бетонная форма (изготовлена ​​из стали)
4. Мастерок

Процедура

• Рассчитать необходимое количество ингредиентов для приготовления бетона с надлежащим водоцементным соотношением.
• Убедитесь, что на форме куба нет пыли и ржавчины.
• Теперь залейте бетон в форму, уплотнив ее с помощью трамбовки.

№

• Обработайте верхнюю поверхность шпателем до гладкости.

Отверждение

• Форму необходимо накрыть мокрым джутовым мешком и оставить в покое на 24 часа при температуре 27°С ± 2.
• Через 24 часа кубический образец должен быть извлечен из формы и погружен в воду на 7 или 28 дней в зависимости от испытания.
• Образец бетона должен быть взят из воды за 24 часа до испытания, и он должен быть в сухом состоянии.

Тест

• На опорных поверхностях машины и нагрузочной планке не должно быть пыли.
• Перед испытанием образец следует взвесить в ньютонах.
• Теперь поместите образец по центру между загрузочными полосками и убедитесь, что верхняя пластина параллельна нижней пластине.
• Затем постепенно прикладывайте нагрузку, пока образец не разрушится, и запишите значение.
• Тот же метод был применен к другим образцам.

Прочность бетона на растяжение Формула

Приведенная ниже формула рассчитывает предел прочности бетона на растяжение

.

Fct – Прочность бетона на растяжение

P – Максимальная нагрузка в Н/кв.мм

L – длина образца

D – Диаметр образца

Отчет

Испытание на растяжение с разделением дает значение на 5-10% выше, чем испытание на прямое растяжение.

Отчет о тестировании должен содержать следующее

1. Эпоха испытаний
2. Дата отливки образца
3. Вес образца
4. Марка бетона
5. Прочность на растяжение

Дата	Марка	Эпоха испытаний	Образец	Вес в ньютонах	Нагрузка (кН)	Прочность на растяжение кг/кв. см	Средняя прочность
ДД/ММ/ГГ		28 дней	Образец 1
	M25	28 дней	Образец 2
		28 дней	Образец 3

Приятного обучения 🙂

Прочность на растяжение и другие свойства бетонов на различных видах цемента

%PDF-1.4
%
321 0 объект
>
эндообъект
316 0 объект
>поток
application/pdf

Журнал исследований Национального института стандартов и технологий является публикацией правительства США. Документы находятся в общественном достоянии и не защищены авторским правом в США. Тем не менее, обратите особое внимание на отдельные работы, чтобы убедиться, что не указаны ограничения авторского права. Для отдельных произведений может потребоваться получение других разрешений от первоначального правообладателя.

Подключаемый модуль Adobe Acrobat 9.0 Paper Capture2011-01-21T16:43:08-05:00Adobe Acrobat 9.02012-04-16T15:38:24-04:002012-04-16T15:38:24-04:00uuid:c3571bb2-244f -415e-bae6-5a8bcfc58ee0uuid: 9df4db37-4834-497e-8f5a-650295e25b3auuid: c3571bb2-244f-415e-bae6-5a8bcfc58ee0default1

False1B

internalОбщий идентификатор для всех версий и представлений документа. OriginalDocumentIDURI

конечный поток
эндообъект
261 0 объект
>
эндообъект
317 0 объект
[>]
эндообъект
311 0 объект
>
эндообъект
308 0 объект
>
эндообъект
309 0 объект
>
эндообъект
310 0 объект
>
эндообъект
312 0 объект
>
эндообъект
313 0 объект
>
эндообъект
314 0 объект
>
эндообъект
315 0 объект
>
эндообъект
94 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
101 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
107 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
113 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
120 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
127 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
134 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
141 0 объект
>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>>
эндообъект
142 0 объект
[143 0 Ч 144 0 Ч 145 0 Ч]
эндообъект
146 0 объект
>поток

.