Определение предела прочности при сжатии

Полученные после испытаний на изгиб в результате изло­ма шесть половинок-балочек сразу же подвергают испытанию на сжатие.

Для передачи нагрузки на половинки балочек пользуются специальными стальными пластинками размером 40х62,5мм. Каждую половинку балочки помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении образца прилегали к продольным станкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой стенке образца. Образец вместе с пластин­ками подвергают сжатию на прессе. Скорость нарастания на грузки должна составлять (2± 0,5)МПа в 1с.

Предел прочности при сжатии отдельного образца вычис­ляют как частное от деления величины разрушающего груза на рабочую площадь пластинки, то есть 25 см². Средний предел прочности вычисляют из четырёх наибольших резуль­татов испытаний.

Результаты лабораторной работы оформляются в воде конспекта, в котором должны быть приведены методов в результаты определения основных свойств портландцемента ,сводная таблица результатов испытаний и вывод.

Задания на УИР

1. Определить степень пластифицирующего действия добавка сульфитно-спиртовой барды и её влияние на прочность цементного раствора. Добавка ССБ вводится в количестве 0.15%;0,20% и 0,25% массы цемента (в расчёте на сухое вещество).

а) По методике определения нормальной густоты цемент­ного раствора устанавливается водопотребность цемента с различным содержанием пластифицирующей добавки результаты определения заносятся в таблицу.

№ опыта	Содержание добавки	Нормальная густота	Примечание
1.	-
2.	0.15%
3.	0.20%
4.	0.25%

б) Готовятся образцы-балочки из цементного раствора с различным содержанием пластифицирующей добавки ССБ, которые должны храниться и испытываться в условиях, аналогичных контрольным образцам (без добавок).

По результатам испытаний образцов на изгиб и сжатие строится график зависимости прочности цементного раствора от количества пластифицирующей добавки.

Лабораторная работа № 6

ЦЕМЕНТНЫЙ БЕТОН. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ПЕСКА И ЩЕБНЯ) ДЛЯ ТЯЖЕЛОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ К РАБОТЕ

Определение и классификация бетонов

Бетоном называется искусственный камневидный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка, щебня или гравия). Бетоны классифицируют по следующим признакам.

По основному назначению бетоны подразделяются на:

- конструкционные (обычные, гидротехнические, для дорожных покрытий и др.)

- специальные (жаростойкие, химически стойкие, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др.).

По виду вяжущего бетоны могут быть на основе:

- цементных вяжущих;

- известковых вяжущих;

- магнезиальных вяжущих;

- шлаковых вяжущих;

- гипсовых вяжущих;

- специальных вяжущих (асфальтобетоны, полимербетоны и др.).

По средней плотности бетоны подразделяют на:

- особо тяжелые р_ср > 2500 кг/м³;

- тяжелые р_ср = 2200 - 2500 кг/м³;

- облегченные р_ср = 1800 – 2200 кг/м³;

- легкие р_ср = 500 – 1300 кг/м³;

- особо легкие р_ср < 500 кг/м³.

По виду заполнителей бетоны могут быть на:

- плотных заполнителях;

- пористых заполнителях;

- специальных заполнителях.

По структуре могут быть:

- плотной структуры;

- поризованной структуры;

- ячеистой структуры;

- крупнопористой структуры.

По условиям твердения бетоны подразделяют на твердеющие:

- в естественных условиях;

- в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении;

- в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).

Технические требования к тяжелым и мелкозернистым бетонам

Требования к бетону

Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классами прочности на сжатие, осевое растяжение и растяжение при изгибе.

Для бетонов установлены следующие классы по прочности на сжатие: В3.5; В5; В10; В12.5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75; В80.Для бетонов конструкций, запроектированных до ввода в действие международного стандарта СТ СЭВ 1406, установлены следующие марки по прочности на сжатие: М50; М75; М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М500; М600; М700; М800; М900; М1000.

Соотношение между классами и марками бетона по прочности на сжатие определяется по формуле:

В=М(1-1.64V),(1)

где В-класс бетона;

М-марка бетона;

V-нормативный коэффициент вариации, равный 0.135

Для бетонных конструкций, подвергающихся в процессе эксплуатации попеременному замораживанию и оттаиванию, назначают следующие марки бетона по морозостойкости: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F800; F1000

Для бетонов конструкций, к которым предъявляются требования ограничения проницаемости или повышенной плотности и коррозионной стойкости, назначают марки по водонепроницаемости:W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20.

Требования к исходным материалам для тяжёлого бетона

Вода. В соответствии с требованиями ГОСТ 23732 для приготовления бетона разрешается использовать во­ду, водородный показатель (рН) которой не должен быть менее 4 и более 12.5.

Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, ма­сел. Содержание в воде органических ПАВ, сахаров и фенолов, (каждого) не должно быть более 10 мг/л. Ограничивается содержание в воде растворимых солей, ионов SO₄^2- и взвешенных частиц. Если используется питьевая вода, отвечающая требованиям ГОСТ2874, то она анализу не подлежит.

Вяжущие материалы. В качестве вяжу­щих материалов следует применять портландцементы и шлакопортландцементы по ГОСТ 10178, сульфатостойкие и пуццолановые цементы по ГОСТ 22256 и другие цементы по соответствующим стандартам и ТУ.

Вид и марку цемента следует выбирать в соответствии с назначением конструкций и условиями их эксплуатации, требуемого класса бетона по прочности, марок по морозостойкости и водонепроницаемости.

Применение пуццолановых цементов для производства сборных железобетонных конструкций без технико-экономического обоснования не допускается.

По экономическим соображениям активность цемента должна быть выше проектируемого класса (марки) бетона в 1.5...2.5 раза, то есть

R_ц = (1.5-2.5)×R_б(2)

Крупный заполнитель. В качестве крупных заполнителей для тяжелых бетонов используют щебень и гравий из плотных горных пород по ГОСТ 8267.

Гравий представляет собой зернистый сыпучий материал с зернами крупностью св.5 мм, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей.

Щебень, в отличие от гравия, получают дроблением горных пород. Форма щебня зависит от структуры горной породы и типа камнедробильной машины. Для приготовления бетона лучше всего использовать щебень, близкий по форме к кубу или тетраэдру.

Щебень, по сравнению с гравием, имеет ряд преимуществ: он более однороден по своему петрографическому составу, то есть егозерна имеют примерно одинаковую плотность и прочность; он имеет остроугольную ферму зерен с шероховатой (более развитой) поверхностью, что обеспечивает лучшее сцепление с цементным камнем.

Крупный заполнитель в зависимости от предъявляемых к бетону требований выбирают по следующим показателям: зерновому составу и наибольшей крупности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, прочности, содержанию зерен слабых пород. При подборе бетона учитывают также плотность, пористость, водопоглощение, пустотность. Крупные заполнители должны иметь среднюю плотность от 2000 до 2800 кг/м³ .

Щебень и гравий выпускают в виде следующих основных фракций: от 5(3) до 10 мм; св.10 до 20 мм; св. 20 до 40мм; св. 40 до 80(70) мм и смеси фракций от 5(3) до 20 мм.

Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня и гравия основных фракций должны соответствовать указанным в табл. 1, где d и D- наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.

Таблица 1

Зерновой состав щебня, рекомендуемый ГОСТом

Диаметр отверстий контрольных сит, мм	d	0.5(d+D)	D	1.25D
Полные остатки на ситах, % по массе	От 90 до 100	От 30 до 80	До 10	До 0.5

Максимальная крупность щебня (гравия) устанавливается в зависимости от размеров конструкции и частоты ее армирования:

1) она не должна превышать 1/4 минимального размера сечения конструкции;

2) не должна быть больше минимального расстояния между стержнями арматуры;

3) при изготовлении плит, полов и покрытий максимальная крупность не должна превышать 1/2 толщины конструкции.

Содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0.05 мм) в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не должно превышать для бетонов всех классов 1% по массе. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не должно превышать для бетонов класса В 22.5 и выше - 2% по массе; класса В 20 и ниже - 3% по массе.

Содержание зерен слабых пород в щебне из природного камня не должно превышать, % по массе:

5 - для бетона классов В 40 и В 45

10 - для бетона классов В 20; В 22.5; В 25 и В 30

15 - для бетона классов В 15 и ниже.

Марка щебня из изверженных пород должна быть не ниже 800,щебня из метаморфических пород - не ниже 600, осадочных пород не ниже 300, гравия и щебня из гравия не ниже Д_Р16.

Марки щебня из природного камня должны быть не ниже:

300 - для бетона класса В 15 и ниже;

400 - для бетона класса В 20;

600 - для бетона класса В 22.5;

800 - для бетона классов В 25; В 30;

1000 - для бетона класса В 40;

1200 - дли бетона классов В 45 и выше.

Марки гравия и щебня из гравия должны быть не ниже:

Д_р16 - для бетона класса В 22.5 и ниже;

Д_Р12 - для бетона класса В 25;

Д_Р15 - для бетона класса В 30 и выше

Морозостойкость крупных заполнителей должна быть не ниже нормированной марки бетона по морозостойкости.

Мелкий заполнитель. В качестве мелких заполнителей для бетонов используют природный песок и песок из отсевов дробления горных пород, удовлетворяющие требованиями ГОСТ 8736.

Природный песок - неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений.

Песок из отсевов дробления - неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм, получаемым из отсевов дробления горных пород при производстве щебня.

Песок в зависимости от значений нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса.

В зависимости от зернового состава песок подразделяют на группы по крупности:

I-й класс - очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий;

ΙΙ-й класс - очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий.

Каждую группу песка характеризуют данные, приведенные в табл.2.

Таблица 2

Группы песка по крупности

Группа песка	Модуль Крупностити, МК	Полный остаток на сите 0.63; % по массе
Очень крупный	Св.3.5	Св. 75
Повышенной крупности	Св.3.0 до 3.5	Св. 65 до 75
Крупный	Св. 2.5 до 2.5	Св. 45 до 65
Средний	Св. 2.0 до 2.5	Св. 30 до 45
Мелкий	Св. 1.5 до 2.0	Св. 10 до 30
Очень мелкий	Св. 1.0 до 1.5	До 10
Тонкий	Св. 0.7до 1.0	Не нормируется
Очень тонкий	Св. до 0.7	Не нормируется

Содержание зерен слабых пород в гравии и щебне из гравия не должно превышать 10% по массе для бетонов всех классов.

Прочность щебня и гравия характеризуют маркой, определяе­мой по дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре.

Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать указанному в табл. 3 и на графике рис. 1.

Таблица 3

Зерновой состав песка, рекомендуемый ГОСТом

Размер отверстия контрольного сита, мм	Полные остатки на контрольных ситах, % по массе
5.0
2.5	0 ... 20
1.25	5….45
0.63	20...70
0.315	35...90
0.14	90…100
Проход через сито 0.14	10….0
Модуль крупности	1.5…3.25

Рис. 1. Область оптимального зернового состава песка.

При несоответствии зернового состава природных песков тре­бованиям графика следует применять укрупняющую добавку к мелким и очень мелким пескам - песок из отсевов дробления или крупный песок, а к крупному песку - добавку, понижающую модуль крупнос­ти, мелкий или очень мелкий песок.

В бетонах класса по прочности до В 30 допускается исполь­зование очень мелких песков с модулем крупности от 1.0 до 1.5 с содержанием зерен менее 0.15 мм до 20% по массе и пылевидных и глинистых частиц не более 3% по массе.

Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц не должно превышать значений, указанных в табл. 4.

Таблица 4

Допустимые содержания пылевидных и глинистых частиц по ГОСТу

Класс и группа песка	Содержание пылевидных и глинистых частиц, % по массе
Ι-й класс: Очень крупный Повышенной крупности, крупный и средний Мелкий	-   не более 2 не более 3
ΙΙ-й класс: Очень крупный Повышенной крупности, крупный и средний Мелкий и очень мелкий Тонкий и очень тонкий	-   не более 3 не более 5 не более 10

Природный песок при обработке раствором гидроксида натрия (колориметрическая проба на органические примеси) не должен придавать раствору окраску, соответствующую или темнее цвета эталона.