Коэффициент конструктивного качества бетона
795792.ru

Строительный портал

Коэффициент конструктивного качества бетона

Свойства материалов (словарь)

Материалы это материальная субстанция, используемая для производства, изготовления вещей или преобразования в другие материальные субстанции, объекты и предметы, на практике это – продукция, которую расходуют с изменением формы, состава или состояния при изготовлении изделий. В зависимости от выбранного материала окончательное изделие будет обладать тем или иным свойством.

Механические свойства

Упругостью твердого тела называют его свойство самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия внешней силы, поэтому ее принято называть обратимой.

Пластичностью твердого тела называют его свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, причем после прекращения действия силы тело не может самопроизвольно восстановись свои размеры и форму, и в теле остается некоторая остаточная деформация, называемая пластической деформацией.

Пластическую, или остаточную, деформацию, не исчезнувшую после снятия нагрузки, называют необратимой.

Основными характеристиками деформативных свойств строительного материала являются: относительная деформация, модуль упругости Юнга и коэффициент Пуассона.

Внешние силы, приложенные к телу, вызывают изменение межатомных расстояний, отчего происходит изменение размеров деформируемого тела на величину dl в направлении действия силы.

Относительная деформация равна отношению абсолютной деформации dl к первоначальному линейному размеру l тела.

Формула расчета: є = dl / l,

где є – относительная деформация.

Модуль упругости (модуль Юнга) связывает упругую деформацию є и одноосное напряжение s линейным соотношением, выражающим закон Гука.

где E – модуль Юнга.

При одноосном растяжении (сжатии) напряжение определяется по формуле:

где Р – действующая сила; F – площадь первоначального поперечного сечения элемента.

Примеры строительных материалов по данному свойству:

Модуль упругости представляет собой меру жесткости материала. Материалы с высокой энергией межатомных связей (они плавятся при высокой температуре) характеризуются и большим модулем упругости.

Зависимость модуля упругости Е ряда материалов от температуры плавления ( tпл. ) смотри в таблице.

Модуль упругости Е связан с другими упругими характеристиками материала посредством коэффициента Пуассона. Одноосное растяжение (сжатие) sz вызовет деформацию по этой оси – єz и сжатие по боковым направлениям – єx и – єy, которые у изотропного материала равны между собой.

Коэффициент Пуассона, или коэффициент поперечного сжатия µ равен отношению:

Примеры строительных материалов по данному свойству:

Коэффициент Пуассона бетона – 0,17 – 0,2, полиэтилена – 0,4.

Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами (стесненная усадка, неравномерное нагревание и т. п.).

Прочность материала оценивают пределом прочности (временным сопротивлением) R, определенным при данном виде деформации.

Схема диаграмм деформаций.

Для хрупких материалов (природных каменных материалов, бетонов, строительных растворов, кирпича и др.) основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии.

Предел прочности при осевом сжатии равен частному от деления разрушающей силы на первоначальную площадь поперечного сечения образца (куба, цилиндра, призмы).

Формула расчета: Rсж = Рразр / F,

где Rсж – предел прочности при осевом сжатии; Рразр – разрушающая сила; F – первоначальная площадь поперечного сечения образца.

Предел прочности при осевом растяжении Rр используется в качестве прочностной характеристики стали, бетона, волокнистых и других материалов.

В зависимости от соотношения Rр / Rсж можно условно разделить материалы на три группы:

1) материалы, у которых Rр > Rсж (волокнистые – древесина и др.) ;
2) Rр = Rсж (сталь);
3) Rр 1 м за время t = 1 ч при разности гидростатического давления на границах стенки ( P1 – P2 ) = 1 м вод. cт.

Газо- и паропроницаемость.
При возникновении у поверхности ограждения разности давления газа происходит его перемещение через поры и трещины материала.

Коэффициент газопроницаемости характеризует газо- и паропроницаемость:

Формула расчета: kг = aVp / ( StdP),

где Vp – масса газа или пара (плотностью p), прошедшего через стенку площадью S и толщиной а за время t при разности давлений на гранях стенки dP.

Относительные значения паро-газопроницаемости некоторых строительных материалов представлены на таблице.

Усадкой (усушкой) называют уменьшение размеров материала при его высыхании. Она вызывается уменьшением толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил, стремящихся сблизить частицы материала.

Набухание (разбухание) происходит при насыщении материала водой. Полярные молекулы воды, проникая в промежутки между частицами или волокнами, слагающими материал, как бы расклинивают их, при этом утолщаются гидратные оболочки вокруг частиц, исчезают внутренние мениски, а с ними и капиллярные силы.

Усадка некоторых строительных материалов представлена на таблице.

Свойства, связанные с действиями тепла

Морозостойкость ( F, Мрз) – свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без значительной потери в массе и прочности.

Морозостойкость материала количественно оценивается маркой по морозостойкости.

Примеры строительных материалов по данному свойству:

Легкие бетоны, кирпич, керамические камни для наружных стен зданий обычно имеют морозостойкость Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35. Бетон, применяемый в строительстве мостов и дорог, должен иметь марку Мрз 50, Мрз 100 и Мрз 200, гидротехнический бетон – до Мрз 500.

Теплопроводностью называют свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой.

На практике удобно судить о теплопроводности по средней плотности материала. Известна формула В.П. Некрасова, связывающая теплопроводность со средней плотностью каменного материала, выраженной по отношению к воде. Значение теплопроводности по этой формуле вычисляется следующим образом:

1,16 • SQRT(0,0196 + 0,22 • pо – 0,16),

где SQRT( ) – операция вычисления квадратного корня; pо – средняя плотность материала.

Теплоёмкость определяется количеством тепла, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1°С.

Примеры строительных материалов по данному свойству:

Теплоемкость неорганических строительных материалов (бетонов, кирпича, природных каменных материалов) изменяется в пределах от 0,75 до 0,92 кДЖ/(кг •°С). Теплоёмкость сухих органических материалов (например, древесины) – около 0,7 кДЖ/(кг •°С), вода имеет наибольшую теплоемкость – 1 кДЖ/(кг •°С), поэтому с повышением влажности теплоемкость возрастает.

Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580°С и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей.

Тугоплавкие материалы размягчаются при температуре выше 1350°С.

Горючесть – способность материала гореть.

Материалы делятся на горючие (органические) и негорючие (минеральные).

Добавлено: 23.10.2019 15:13:04

Еще статьи в рубрике Выбираем отделочные материалы:

  • Маркировка обоев

На рынке сейчас представлено огромное количество разновидностей обоев. Каждый вид обоев маркируется определенными значками, по которым легко можно разобраться для каких .

Лаки общие сведения

Лаки – это вещества, представляющие собой растворенные в летучих растворителях смолы и другие полимеры. При нанесении тонкого слоя лака на какую-либо .

Клей (разновидности и советы по выбору)

Выбор клея осуществляется одновременно с выбором материала, который будет наклеиваться. Часто можно приобрести клей той же марки, что и отделочный материал .

    Краски и их составляющие общие сведения и классификация

    В строительстве растут требования, предъявляемые к качеству внутренней и наружной отделок зданий и сооружений. Производство отделочных работ осуществляется с применением лакокрасочных .

    Тротуарная плитка –обзор

    Асфальтовая серость давно уже стала отличительной чертой крупных городов. И нравится нам или нет, но такому мегаполису как Москва не обойтись .

    Керамогранит – классификация, особенности, производство

    Керамогранит – один из самых прочных и износостойких отделочных материалов, даже более твердый, чем лучшие сорта природных гранитов, родился в 80-х .

    Бетон для ограждающих конструкций

    Для теплоизоляционных и некоторых видов конструктивно-теплоизоляционных бетонов используют и органические заполнители из древесины (арболит), отходов сельскохозяйственных культур, а также из вспученных пластмасс (стиропорбетон).

    Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, и в любом экономическом районе страны можно изготовлять наиболее выгодный по технико-экономическим показателям вид заполнителя.

    Природные пористые заполнители получают путем дробления и фракционирования пористых горных пород (пемзы, вулканического и известкового туфов и т. п.). Это самые дешевые заполнители, получаемые без участия термической обработки. Шлаковая пемза тоже недорога, получают ее путем вспучивания доменных шлаков.

    Искусственные пористые заполнители изготовляют путем обжига вспучивающихся горных пород (керамзит, вспученный перлит, вермикулит). Для аглопорита используют разнообразное минеральное сырье (глинистые и лёссовые породы, золы, топливные шлаки и др.), которое обжигают с добавкой 8-10% измельченного каменного угля в агломерационных установках.

    Легкие бетоны из всех видов бетонов отличаются своей универсальностью. Применяя различные виды пористых заполнителей и используя технологические приемы, получают бетоны различного назначения: теплоизоляционные – объемной массой 500 кг/м 3 и менее; конструктивно-теплоизоляционные, предназначенные для ограждающих конструкций – стен и покрытий зданий, имеющие объемную массу до 1400 кг/м 3 , марки по прочности при сжатии 35-100; конструктивные объемной массой от 1400 до 1800 кг/м 3 , с марками по прочности 150-500 и высокой морозостойкостью (Мрз 100-300).

    Качество легкого бетона определяется показателями двух самых важных его свойств: проектной маркой по прочности на сжатие и величиной объемной массы. Например, марка легкого бетона 75/1000 обозначает марку по прочности 75 при объемной массе 1000 кг/м 3 .

    Объемная масса легкого бетона слитного (плотного) строения зависит, главным образом, от объемной массы пористого заполнителя. Наивыгоднейшее сочетание показателей объемной массы, теплопроводности и расхода цемента достигается при наибольшем насыщении бетона пористым заполнителем. При этом снижается расход цемента и уменьшается содержание цементного камня, яв­ляющегося самой тяжелой составной частью легкого бетона.

    Установлены следующие марки конструктивно-теплоизоляционных бетонов по объемной массе в стандартном состоянии (после высушивания при 105°С до постоянной массы): 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400. Объемная масса характеризует пористость бетона. Ее увеличение означает снижение пористости бетона, при этом возрастает прочность, но вместе с этим увеличивается тепло­проводность.

    Прочность легкого бетона подчиняется общей зависимости прочности искусственного каменного материала от Ц/В и марки цемента, представленной на рисунке 1.


    Рисунок 1. Зависимость прочности бетонов от Ц/В при разных марках цемента.

    Исследования Н.А.Попова доказали, что на легкие бетоны распространяется зависимость вида Rл.бл Rц(Ц/Б=b) , где Rл.б – прочность легкого бетона при сжатии; Rц– активность вяжущего; Ал и b – опытные параметры, различные для разных видов заполнителя.

    В дальнейшем Н.А.Попов упростил формулу и представил ее в следующем виде: Rл.б=kRц(Ц-Цо), где Ц – расход цемента, кг/м 3 ; k и Цо – опытные коэффициенты.

    Численные значения опытных коэффициентов, входящих в формулу, изменяются в широких пределах в зависимости от вида применяемых заполнителей. Поэтому рекомендуется пользоваться для определения состава легкого бетона опытным графиком, выражающим приведенную выше зависимость от Ц/В или Ц, применительно к данным материалам.

    Установлены следующие проектные марки легкого бетона по прочности на сжатие: 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400 и 500. Легкобетонные камни для стен обычно имеют марку 25 и 35. Крупные стеновые панели и блоки изготовляют из легкого бетона марок 50, 75 и 100.

    Конструктивные легкие бетоны марок 150-500 получают, применяя портландцемент марок 400-600. Крупным заполнителем служит керамзитовый гравий, аглопоритовый щебень или шлако­вая пемза. Заполнитель берут более прочный и, следовательно, более плотный с объемной насыпной массой 600-800 кг/м 3 . В качестве мелкого заполнителя зачастую применяют кварцевый песок. Расход портландцемента назначается в зависимости от марки по прочности и поэтому колеблется в довольно широких пределах от 250 до 600 кг/м 3 . Объемная масса конструктивных легких бетонов с кварцевым песком доходит до 1700-1800 кг/м 3 , но все же она на 600-700 кг/м 3 меньше, чем у тяжелого бетона. Поэтому коэффициент конструктивного качества, равный отношению прочности к объемной массе, у легкого бетона выше примерно в 1,4 (при одинаковой прочности). В силу этого конструктивный легкий бетон особенно выгодно применять взамен тяжелого бетона в железобетоных конструкциях больших пролетов (фермы, пролетное строение мостов и т. п.), где особенно эффективно снижение собственной массы конструкции. Уменьшение нагрузок от собственной массы позволяет сократить расход арматурной стали на 15-30%.

    Деформативные свойства легких и тяжелых бетонов сильно различаются. Легкие бетоны на пористых заполнителях более трещиностойки, так как их предельная растяжимость в 2-4 раза выше, чем равнопрочного тяжелого бетона. Однако следует учитывать и такие особенности легких бетонов, как большие усадка и ползучесть по сравнению с тяжелым бетоном.

    Теплопроводность легкого бетона зависит в основном от объемной массы и влажности. В таблице 1 приведены средние значения коэффициентов теплопроводности бетонов с сорбционной влажностью.

    Увеличение влажности бетона на 1% повышает коэффициент теплопроводности на 0,01-0,03 Вт/(м*К). В зависимости от объемной массы и коэффициента теплопроводности толщина наружной стены из легкого бетона может быть от 22 до 50 см.

    Долговечность бетона зависит от его морозостойкости. Для ограждающих конструкций обычно применяют легкие бетоны, выдерживающие 15-35 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

    Таблица 1. Коэффициенты теплопроводности легких бетонов

    Коэффициенты теплопроводности в Вт/(м*К) при средней объемной массе бетона, кг/м 3 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Керамзитобетон 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Перлитобегон 0,15 0,22 0,28 0,35 0,4 0,45 0,55 Шлакопемзобетон – – – 0,35 0,4 0,5 0,6 Бетон на топливных (котельных) шлаках, аглопоритобетон и бетон на природных пористых заполнителях – 0,23 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75

    Однако для стен влажных промышленных помещений, в особенности в районах с суровым климатом, требуются более морозостойкие легкие бетоны. Требования по морозостойкости еще более повышаются, если конструктивный легкий бетон предназначен для гидротехнических сооружений, мостовых и других конструкций. В этих случаях нужен легкий бетон с марками по морозостойкости Мрз50, Мрз100 и Мрз200.

    Для морозостойкого легкого бетона рекомендуется применять портландцемент марок 500 и 600, изготовленный на основе клинкера с умеренным содержанием трехкальциевого алюмината (не более 7%). В качестве крупного заполнителя предпочтителен керамзитовый гравий. Его важной характеристикой являются «резервные” поры, не заполняемые водой при обычных условиях. Чем больше объем резервных пор, тем выше морозостойкость керамзита. Вода, насыщающая зерна керамзита, при замерзании расширяется и отжимается в резервные (свободные от воды) поры, не причиняя вреда самому материалу. Объем резервных пор определяется по разности между водопоглощением керамзита под вакуумом и при нормальном давлении. Морозостойкость легкого бетона сильно повышается, если вместо мелкого заполнителя, полученного дроблением керамзитового гравия, применяют обжиговый керамзитовый песок.

    Морозостойкость зависит не только от качества цемента и заполнителей, но и от строения бетона. Оно должно” быть слитным, при этом цементного теста должно хватить на образование вокруг зерен пористого заполнителя оболочек, которые уменьшают водопоглощение пористого заполнителя в бетоне и увеличивают стойкость бетона. Поэтому для повышения морозостойкости легкого бетона надо принимать расход портландцемента, пользуясь рекомендациями таблицы 2.

    Легкий бетон из данных материалов имеет наибольшую морозостойкость при таком оптимальном количестве воды затворения,

    Таблица 2. Минимальные расходы цемента (на 1 м 3 бетона) для приготовления морозостойких легких бетонов

    Марка по морозостойкости (количество циклов замораживания и оттаивания) Бетон слитного строения непоризованный Бетон поризованный неармированный армированный неармированный армированный 15 Не ограничивается 25 200 250 300 350 50 250 300 350 400 100-150 300 350 Не рекомендуется 200 350 400 То же

    при котором применяемый способ уплотнения обеспечивает наиболее компактное размещение зерен твердых составляющих, что отвечает признаку минимального коэффициента выхода. Созданию оптимальной структуры и повышению морозостойкости легкого бетона способствует подбор оптимального расхода воды, а также применение гидрофобизующих добавок. При замене 5-10% воды затворения битумной эмульсией повышается удобоукладываемость бетонной смеси, уменьшается водоотделение и капиллярное всасывание. Морозостойкость возрастает при введении в бетонную смесь добавки кремнийорганических жидкостей (0,1-0,2% от массы цемента). Применяют также воздухововлекающие добавки: абиетат натрия (0,01%) и канифольное мыло (0,02-0,04%).

    Опытные данные показали возможность получения легких бетонов на пористых заполнителях, которые выдерживают 400, 600 и 800 циклов попеременного замораживания и оттаивания, при снижении прочности не более чем на 25%. Возможность получения легких бетонов с высокой морозостойкостью и малой водопроницаемостью значительно расширяет области их применения. Бетоны на пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении, в гидротехническом строительстве .и даже в судостроении.

    В слабоагрессивных и среднеагрессивных средах легкобетонные конструкции можно применять без специальной защиты при условии, если показатель проницаемости легкого бетона не отличается от соответствующей характеристики тяжелого бетона, эксплуатируемого в данной агрессивной среде. Применение же легких бетонов в сильноагрессивной среде разрешается лишь после опытной проверки.

    Легкий бетон для несущих армированных конструкций должен быть плотным, т.е. иметь слитную структуру, при которой межзерновые пустоты крупного заполнителя были бы полностью заполнены цементным раствором. В таком плотном легком бетоне защита арматуры от коррозии не нужна. Вид цемента и добавок для легкого бетона выбирают согласно рекомендациям, принятым для тяжелых бетонов, эксплуатируемых в данных условиях. При этом необходимо нормировать минимальный расход цемента (который несколько выше, чем у тяжелых бетонов) и устанавливать оптимальную дозировку добавок, применяемых для повышения стойкости легкого бетона.

    Если плотность защитного слоя легкого бетона недостаточна и он не препятствует прониканию влаги и агрессивных агентов к арматуре, принимают специальные меры по защите арматуры. Закладные металлические детали в конструкциях из легких бетонов защищают от коррозии, например, путем оцинкования.

    Водостойкость плотных легких бетонов на цементе существенно не отличается от водостойкости тяжелых бетонов. Обычно уменьшение прочности легких бетонов от их кратковременного насыщения водой не превышает 15%. В воде легкие бетоны набухают больше, чем равнопрочные тяжелые бетоны.

    Водонепроницаемость конструктивных легких бетонов высокая. Керамзитобетон с расходом цемента 300-350 кг/м 3 не пропускает воду даже при давлении 2МПа. Малая водопроницаемость легких бетонов подтверждается долголетней эксплуатацией гидротехнических сооружений в Армении и Грузии, а также испытанием напорных труб. Характерно, что со временем водонепроницаемость легких бетонов повышается.

    Определение прочности при сжатии и коэффициента конструктивного качества материалов

    Цель работы: изучить принцип действия гидравлического пресса и приобрести навыки работы на нем. Произвести испытание на сжатие материалов и сделать вывод о их прочностной эффективности.

    I. Теоретическая часть.

    Прочность– свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, которые возникают под действием внешних факторов (силовых, тепловых и т.д.), не разрушаясь.

    Прочность материала оценивается пределом прочности, который условно равен максимальному напряжению, возникшему в материале под нагрузкой, вызвавшей разрушение материала.

    На практике предел прочности определяют путем разрушения стандартных образцов при сжатии, изгибе или разрыве.

    Предел прочности при сжатии:

    ,

    где N – разрушающая нагрузка, Н (или кгс);

    А – площадь поперечного сечения образца, м 2 (или см 2 ).

    Существует следующая зависимость между единицами измерения:

    ,

    Для оценки прочностной эффективности материала часто используют коэффициент конструктивного качества (к.к.к.), который определяют по формуле:

    ,

    где R – предел прочности при сжатии, МПа;

    d – относительная плотность.

    Наиболее эффективными являются материалы, имеющие наименьшую плотность и наиболее высокую прочность.

    II. Материалы и оборудование:

    – образцы различных материалов;

    – весы с разновесами.

    III. Методика выполнения работы:

    – взвесить образец с точностью до 1 г;

    – определить геометрические размеры образцов с точностью до 0,01 см;

    – провести испытание образцов на сжатие на гидравлическом прессе:

    – установить образец на нижнюю опорную плиту пресса точно по ее центру;

    – установить на ноль стрелки силоизмерителя;

    – опустить верхнюю опорную плиту с помощью винта для плотного закрепления образца между опорными плитами;

    – включить насос пресса, предварительно убедившись, что вентиль сброса масла закрыт, и дать на образец нагрузку, отрегулировав скорость ее приложения (зависит от вида материала и размеров образца);

    – зафиксировать момент разрушения образца, при котором стрелка силоизмерителя останавливается и начинает двигаться обратно;

    – выключить пресс и открыть вентиль сброса масла, вентиль подачи масла закрыть;

    – поднять верхнюю опорную плиту, убрать разрушенный образец и тщательно очистить плиту от остатков материала.

    Каждый материал испытать не менее, чем на трех образцах.

    IV. Лабораторные журналы:

    ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ.

    № п/п Материал Размеры поперечного сечения, см Площадь поперечного сечения образца,см 2 Разруш. нагрузка, кгс N Предел прочности
    а кгс/см 2 МПа

    КОЭФФИЦИЕНТ КОНСТРУКТИВНОГО КАЧЕСТВА.

    № п/п Материал Размеры образца Масса образца, m, г Относ. плотность Rсж, МПа к.к.к.= =
    площадь А, см 2 высота h, см объем V=Аh, см 3

    V. Заключение: Сравнить образцы по величине к.к.к. и объяснить причины различия.

    Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

    Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10625 – | 7811 – или читать все.

    Методические указания к лабораторным работам по курсу «Материаловедение» для студентов всех специальностей Казань 2010

    Главная > Методические указания

    Информация о документе
    Дата добавления:
    Размер:
    Доступные форматы для скачивания:

    Таблица 8.1


    Переходные коэффициенты масштабности

    Размер ребра куба или диаметра и высоты цилиндра, мм

    8.2. Определение коэффициента размягчения (водостойкости) материала

    Физическое состояние материала, в особенности его влажность, оказывает большее влияние на величину предела прочности образца. Прочность большинства природных и искусственном каменных материалов в сухом состоянии выше, чем в насыщенной водой состоянии. Свойство материалов сохранять прочность в водонасыщенном состоянии называется водостойкостью и характеризуется коэффициентом размягчения , который определяют по формуле:

    К р = , (8.2)

    – предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов, МПа (кгс/см 2 );

    – предел прочности при сжатии образцов, высушенных до постоянной массы, МПа (кгс/см 2 ).

    В соответствии с ГОСТ 30629-99 для определения прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии образцы материалов из горных пород после измерений укладывают в сосуд с водой комнатной температурь так, чтобы уровень воды в сосуде был выше верха образцов не менее чем на 20 мм. В таком положении образцы следует выдержать в течение 48 ч. После чего их вынимают из сосуда, удаляют влагу с поверхности влажной тканью и каждый образец подвергает испытанию на прессе по описанной выше методике. Для испытаний также берут не менее 3-х образцов. По результатам испытаний делается заключение о водостойкости материала и области его применения. Строительный материал принято считать водостойким, если коэффициент размягчения его составляет не менее 0,8.

    8.3. Определение предела прочности при изгибе

    Предел прочности при изгибе определяют на гидравлических прессах, или на специальных испытательных изгибающих машинах, например, МИИ – 100. Образцы изготовляет согласно ГОСТ на испытываемый материал. Например, при испытании цемента, гипса, изготавливают образцы-балочки размером 40x40x160 мм (рис. 8.1. д), а при испытании древесины – балочки размером 20x20x300 мм (рис. 8.1 ж). Нагрузка на образец может передаваться одним или двумя грузами по схемам, которые приводятся соответственно на рис. 8.1 д и 8.1 ж.

    Перед испытанием образцов на них отмечают метками места приложения нагрузок и опирания, определяют размеры сечения в местах приложения нагрузок (ширину и высоту поперечного сечения). Затем, если испытание проводят на прессе на нижней опорной плите укрепляют два опорных катка, не которые устанавливают по меркам испытуемый образец. Между верхней плитой и образцом устанавливают верхнюю планку, по которой передается изгибающая нагрузка. После испытаний на прессе определяется разрушающая изгибающая нагрузка Р изг , а на машине МИИ – 100 сразу определяется величина предела прочности при изгибе R изг . В первом случае предел прочности при изгибе определяют по формулам:

    а) при одном сосредоточенном грузе и образце – балочке прямоугольного сечения

    R изг = , [МПа (кгс/см 2 )], (8.3)

    б) при двух равных грузах, расположенных симметрично оси балочки в 1/3 пролета

    R изг = , [МПа (кгс/см 2 )], (8.4)

    где: Р изг – разрушающая нагрузка, Н (кгс);

    l – пролет между опорами, м (см);

    а – расстояние между грузами, м (см);

    b – ширина поперечного сечения балочки, м (см) ;

    h – высота поперечного сечения балочки, м (см).

    Окончательный результат предела прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний 3-х образцов.

    9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА КОНСТРУКТИВНОГО КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

    Коэффициент конструктивного качества материала (К.К.К.) материала характеризует его конструктивные свойства. Коэффициент конструктивного качества определяют по формулам:

    К.К.К.= , [МПа], (9.2)

    где: R – предел прочности материала, МПа;

    ρ 0 – средняя плотность материала, г/см 3 , подставляемая в формулу в виде безразмерной величины.

    Наиболее эффективные конструкционные материалы имеют более высокую прочность при малой средней плотности. Повышения К.К.К. можно добиться снижением средней плотности материала и увеличением его прочности.

    10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРОЗОСТОЙКОСТИ

    Морозостойкость характеризует способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Основная причина разрушения влажного материала при замораживании заключается в давлении на стенки пор воды при ее замерзании, составляющем десятки и сотни МПа и приводящем к разрушению материала.

    Определение морозостойкости материалов из горных пород производят в соответствии с ГОСТ 30629-99. Для этого готовят образцы кубической формы с ребром 40-50 мм или цилиндрической – диаметром и высотой 40-50 мм. Испытание проводят в следующей последовательности. Образцы укладывают в ванну на решетку в один ряд и заливают водой с температурой 20 + 5 0 С так, чтобы уровень воды в ней был выше верха образцов на 20 мм. После выдержки образцов в течение 48 часов воду сливают. Пять образцов испытывают на сжатие по стандартной методике, ванну с остальными образцами помещают в холодильную камеру и доводят температуру до минус 17-25 0 С. При установившейся температуре в пределах минус 17-25 0 С образцы выдерживают 4 часа, после чего ванну вынимают из камеры и наливают а нее проточную или сменяемую воду с температурой 20 + 5 0 С, и выдерживают до полного оттаивания образцов, но не менее 2 часов. Одно замораживание и одно оттаивание считаются за один цикл. Циклы испытаний повторит и в зависимости от ожидаемой величины морозостойкости для данного материала после 15, 25, 60 или более циклов по пять образцов подвергают испытанию на сжатие по ранее изложенной методике.

    По результатам испытаний вычисляют потерю прочности образцов по формуле:

     = 100 , [%] [10.1]

    где: R c ж – среднее арифметическое значение прочности на сжатие пяти образцов в насыщенном водой состоянии, [МПа (кгс/см 2 )];

    – среднее значение прочности на сжатие пяти образцов после их испытания на морозостойкость, [МПа (кгс/см 2 )].

    Если среднее значение потери прочности пяти образцов при сжатии после попеременного их замораживания и оттаивания не превышает 20% при установленном числе циклов, то такой материал отвечает соответствующей марке по морозостойкости. При потере прочности свыше 20% материал не отвечает соответствующей марке по морозостойкости. Морозостойкость может оцениваться также по потере массы образцами из испытуемого материала. В этом случае после насыщения водой образцы (не менее 5-ти) взвешивают, а затем после соответствующего количества циклов замораживания-оттаивания снова взвешивают. По результатам вычисляют потерю массы образцов по формуле:

     = 100 , [%] [10.1]

    где: m 1 – маccа образца до испытания, г;

    m 2 – масса образца после испытания, г.

    Пределом морозостойкости считается то наибольшее количество циклов, которое материал выдержал при потере массы не более 5%.

    11. ПЕРЕЧЕНЬ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

    Для проведения работ необходимо располагать следующим обору-дованием и материалами:

    1) весы технические с разновесами – 4-5 компл.;

    2) пикнометры 100 – 200 мл – 4 шт.;

    3) объемомеры Ле-Шателье – 4 шт.;

    4) круг истирания – 1 шт.;

    5) пресс гидравлический ПСУ-10 – 1 шт.;

    6) машина испытательная изгибающая МИИ-100 – 1 шт.;

    7) электроплитка – 1 шт.;

    8) весы гидростатические – 2 компл.;

    9) штангенциркуль – 2 шт.;

    10) чашка с парафином – 1 шт.;

    11) образцы для испытаний на сжатие, изгиб, истирание – 8 шт.;

    12) порошок известняка – 1 кг.

    12. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ

    К работе допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и ознакомившиеся с инструкцией по эксплуатации приборов и оборудования. Особое внимание следует обратить на безопасные приемы работы на круге истирания. К работе допускаются студенты только под руководством преподавателя.

    В случае выявления неисправности или поломки оборудования работы следует прекратить, оборудование обесточить, о случившемся сообщить заведующему лабораторией.

    1. Классификация свойств строительных материалов.

    2. Истинная плотность материала, методы определения.

    3. Средняя плотность материала, методы определения.

    4. Относительная плотность и пористость материала, методы определения.

    5. Влияние влажности строительных материалов на их свойства.

    6. Водопоглощение строительных материалов, методы определения.

    7. Коэффициент размягчения строительных материалов, методы определения.

    8. Водонепроницаемость, гигроскопичность, привести примеры водонепроницаемых строительных материалов.

    9. Морозостойкость строительных материалов. Факторы, влияющие на морозостойкость.

    10. Методы определения морозостойкости строительных материалов.

    11. Теплопроводность строительных материалов.

    12. Огнестойкость строительных материалов, группы строительных материалов по огнестойкости.

    13. Определение предела прочности при сжатии и при изгибе природных каменных материалов.

    14. Огнеупорность строительных материалов. Группы строительных материалов по огнеупорности.

    15. Прочность материалов. Факторы, влияющие на прочность.

    16. Привести примеры строительных материалов хорошо работающих на сжатие и изгиб.

    17. Неразрушающие методы контроля прочности строительных материалов.

    18. Какая существует зависимость между прочностью и плотностью материала?

    19. Упругость, пластичность и хрупкость материалов.

    20. Твердость, истираемость, износ материалов.

    21. Долговечность, химическая стойкость материалов.

    22. Коэффициент конструктивного качества материалов.

    Образец камня неправильной формы весил на воздухе 80 г. После покрытия поверхности образца парафином масса его в воде составила 37 г. На парафинирование образца израсходовано парафина 0,75 г. (плотность парафина 0,9 г/см 3 ). Вычислить среднюю плотность камня, определить его пористость, если истинная плотность 2,6 г/см 3 .

    Цилиндрический образец горной порода диаметром и высотой 5 см весит в сухом состоянии 245 г. После насыщения водой его масса увеличилась до 249 г. Определить среднюю плотность камня и его водопоглощение (объемное и по массе).

    Образец камня в сухом состоянии весит 77 г, а после насыщения водой-79 г. Вычислить среднюю плотность и пористость, если его плотность – 2,67 г/см 3 , а объемное водопоглощоние-4,28%.

    Гидравлический пресс имеет измерительные шкалы на 50, 150 и 300 т. Подобрать шкалу пресса для испытаний на прочность при сжатии образцов бетона, изготовленных в виде кубов с ребром 15 см после 28 суток твердения. Известно, что проектная марка бетона-40 МПа (400 кгс/см 2 )

    Средний предел прочности при сжатии образца камня-песчаника в сухом состоянии равен 145 МПа, а после насыщения водой-136 МПа. Определить коэффициент размягчения песчаника и сделать заключение о его водостойкости.

    6. На кирпичный столб сечением 50х50 см приложена вертикальная нагрузка в 36 т. Прочность кирпича в сухом состоянии на сжатие (марка) 15 МПа (150 кгс/см 2 ), а предельно допустимая нагрузка на каждый см 2 сечения столба не должна превышать 10% прочности кирпича. Определить, выдержит ли, находясь в воде, столб указанную нагрузку, если коэффициент размягчения кирпича равен 0,85.

    Строительные материалы: Учебник/ Под общей ред. В.Г.Микульского. – М.: Изд-во АСВ, 2002. – 536 с.

    Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. – М.: Высшая школа, 1983.- 487 с.

    Попов Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов. М.: Высшая школа, 1984. – 168 с.

    Скрамтаев Б.Г. и др. Примеры и задачи по строительным ма
    териалам.- М.: Высшая школа, 1976,- 123 с.

    Вайнштейн М.З. Строительные материалы. Сб. примеров и задач. Йошкар-Ола, МарПИ, 1991.- 197 с.

    ГОСТ 30629-99. Материалы и изделия облицовочные из горных пород. Методы испытаний

    ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний.

    ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов строительного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний.

    ГОСТ 13087-81. Бетоны. Методы определения истираемости.

    Средние значения истинной плотности некоторых строительных материалов

    Показатели качества бетона и их применение при проектировании

    БЕТОН

    МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

    6.1.1.Для бетонных и железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящих норм, следует предусматривать конструкционные бетоны:

    – тяжелый средней плотности от свыше 2200 до 2500 кг/м3 включительно;

    – мелкозернистый средней плотности от 1800 до 2200 кг/м3;

    6.1.2.При проектировании бетонных и железобетонных сооружений в соответствии с требованиями, предъявляемыми к конкретным конструкциям, должны быть установлены вид бетона, его нормируемые и контролируемые показатели качества (ГОСТ 25192, ГОСТ 4.212).

    6.1.3.Основными нормируемыми и контролируемыми показателями качества бетона являются:

    – класс по прочности на сжатие B;

    – класс по прочности на осевое растяжение Bt;

    – марка по морозостойкости F;

    – марка по водонепроницаемости W;

    – марка по средней плотности D;

    – марка по самонапряжению Sp.

    Класс бетона по прочности на сжатие В соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность).

    Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона).

    Допускается принимать иное значение обеспеченности прочности бетона на сжатие и осевое растяжение в соответствии с требованиями нормативных документов для отдельных специальных видов сооружений.

    Марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов переменного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании.

    Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (в МПа×10 -1 ), выдерживаемому бетонным образцом при испытании.

    Марка по средней плотности D соответствует среднему значению объемной массы бетона в кг/м 3 .

    Марка напрягающего бетона по самонапряжению представляет собой значение предварительного напряжения в бетоне, МПа, создаваемого в результате его расширения при коэффициенте продольного армирования m=0,01.

    При необходимости устанавливают дополнительные показатели качества бетона, связанные с теплопроводностью, температуростойкостью, огнестойкостью, коррозионной стойкостью (как самого бетона, так и находящейся в нем арматуры), биологической защитой и с другими требованиями, предъявляемыми к конструкции (СНиП 23-02, СНиП по защите строительных конструкций от коррозии).

    Показатели качества бетона должны быть обеспечены соответствующим проектированием состава бетонной смеси (на основе характеристик материалов для бетона и требований к бетону), технологией приготовления бетона и производства работ. Показатели бетона контролируют в процессе производства и непосредственно в конструкции.

    Необходимые показатели бетона следует устанавливать при проектировании бетонных и железобетонных конструкций в соответствии с расчетом и условиями эксплуатации с учетом различных воздействий окружающей среды и защитных свойств бетона по отношению к принятому виду арматуры.

    Класс бетона по прочности на сжатие В назначают во всех случаях.

    Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и ее контролируют на производстве.

    Марку бетона по морозостойкости F назначают для конструкций, подвергающихся действию переменного замораживания и оттаивания.

    Марку бетона по водонепроницаемости W назначают для конструкций, к которым предъявляют требования по ограничению водопроницаемости.

    Марка бетона по самонапряжению должна назначаться для самонапряженных конструкций, когда эта характеристика учитывается в расчете и контролируется на производстве.

    6.1.4.Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок:

    а) классов по прочности на сжатие:

    Тяжелый бетон В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70; В80; В90; В100
    Напрягающий бетон В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70
    Мелкозернистый бетон групп:
    А – естественного твердения или подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40
    Б – подвергнутый автоклавной обработке В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60
    Легкий бетон при марках по средней плотности:
    D800, D900 В2,5; B3,5; В5; В7,5
    D1000, D1100 B2,5; B3,5; В5; В7,5; В10; B12,5
    D1200, D1300 B2,5; B3,5; B5; В7,5; В10; B12,5; B15; В20
    D1400, D1500 B3,5; B5; B7,5; B10; В12,5; B15; B20; B25; В30
    D1600, D1700 B7,5; B10; В12,5; В15; В20; В25; B30; B35; В40
    D1800, D1900 В15; В20; B25; B30; В35; В40
    D2000 В25; В30; В35; В40
    Ячеистый бетон при марках по средней плотности: Автоклавный Неавтоклавный
    D500 B1,5; В2; В2,5
    D600 B1,5; В2; В2,5; В3,5 В1,5; В2
    D700 В2; В2,5; В3,5; В5 В1,5; В2; В2,5
    D800 В2,5; В3,5; В5; В7,5 В2; В2,5; В3,5
    D900 В3,5; В5; В7,5; В10 В2,5; В3,5; В5
    D1000 В7,5; В10; В12,5 В5; В7,5
    D1100 В10; В12,5; В15; В17,5 В7,5; В10
    D1200 В12,5; В15; В17,5;В20 В10; В12,5
    Поризованный бетон при марках по средней плотности:
    D800, D900, D1000 B2,5; В3,5; В5
    D1100, D1200, D1300 B7,5
    D1400 B3,5; В5; В7,55

    б) классов по прочности на осевое растяжение:

    Тяжелый, напрягающий, мелкозернистый бетоны Bt,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2; Bt3,6; Bt4,0
    Легкий бетон Bt,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2

    в) марок по морозостойкости:

    Тяжелый, напрягающий и мелкозернистый бетоны F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F700; F800; F1000
    Легкий бетон F25; F35; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500
    Ячеистый и поризованный бетоны F15; F25; F35; F50; F75; F100

    г) марок по водонепроницаемости:

    Тяжелый, мелкозернистый бетоны W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20
    Легкий бетон W2; W4; W6; W8; W10; W12

    Для напрягающего бетона марка по водонепроницаемости обеспечивается не ниже W12 и в проектах может не указываться;

    д) марок по средней плотности:

    Легкий бетон D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800; D1900; D2000
    Ячеистый бетон D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200
    Поризованный бетон D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400

    е) марок по самонапряжению:

    Напрягающий бетон Sp0,6; Sp0,8; Sp1; Sp 1,2; Sp1,5; Sp2; Sp3; Sp4.

    В настоящих нормах термины „легкий бетон” и „поризованный бетон” используются соответственно для обозначения легкого бетона плотной структуры и легкого бетона поризованной структуры (со степенью поризации свыше 6 %).

    6.1.5.Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и по прочности на осевое растяжение (проектный возраст) назначают при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками, с учетом способа возведения конструкций и условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в проектном возрасте 28 суток.

    Значение отпускной прочности бетона в элементах сборных конструкций следует назначать в соответствии с ГОСТ 13015 и стандартами на конструкции конкретных видов.

    6.1.6.Для железобетонных конструкций рекомендуется применять класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15.

    Для предварительно напряженных железобетонных конструкций класс бетона по прочности на сжатие рекомендуется принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, но не ниже В20.

    Передаточную прочность бетона (прочность бетона к моменту его обжатия, контролируемая аналогично классу бетона по прочности на сжатие) следует назначать не менее 15 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие.

    6.1.7.Мелкозернистый бетон без специального экспериментального обоснования не допускается применять для железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию многократно повторяющейся нагрузки, а также для предварительно напряженных конструкций пролетом свыше 12 м при армировании проволочной арматурой классов В, Вр и К.

    Класс мелкозернистого бетона по прочности на сжатие, применяемого для защиты от коррозии и обеспечения сцепления с бетоном напрягаемой арматуры, расположенной в пазах и на поверхности конструкции, должен быть не ниже В20, а для инъекции каналов — не ниже В25.

    6.1.8.Марку бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды согласно указаний СНиП по защите строительных конструкций от коррозии.

    Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха в холодный период от минус 5 о С до минус 40 о С, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5 о С в указанных выше конструкциях марку бетона по морозостойкости не нормируют.

    6.1.9.Марку бетона по водонепроницаемости следует назначать в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды согласно указаний СНиП по защите строительных конструкций от коррозии.

    Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 о С, а также для наружных стен отапливаемых зданий марку бетона по водонепроницаемости не нормируют.

    Дата добавления: 2015-06-26 ; Просмотров: 1306 ; Нарушение авторских прав?

    Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

    Читать еще:  Вентиляция выгребной ямы из бетонных колец
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector