Ауыр бетон

Әрбір үлгі үшін қысқандағы бетон беріктігін К_қыс мына формуламен есептейді, МПа (кгк/см²):

 

R_қыс =Р/Ғ                                        (1.1)

 

мұндағы: Р - қирату жүгі Н (кгк); Ғ - жүмысшы қимасының орташа ауданы, м²(см² ).

Бетон беріктігін есептеуге келтірілген формула  қыры 15 см үлгілер - кубтер үшін қолданады. Басқа мелшердегі кубтерді жэне цилиндрлерді сынағанда, нәтижелерін стандарттық үлгілеріне (150x150x150 мм) келтіру үшін формула масштабтық коэффициентін енгізеді:

R_қыс =αР/Ғ                                       (1.2)

 

Сонымен, бетон  мықтылығын басқа мөлшердегі үлгілерді кубтарды және цилиндрларды сынаумен анықтау мүмкіншіліктері қарастырылған. Бірақ, міндетті түрде алынган сынақ нэтижелерін масштабтық ауыстыру коэффициенттері арқылы нағыз мықтылық шегіне келтіру кажет.

Бетонды игендегі созындық мықтылық шегін R_и.c. мөлшері 150 х150х 600 мм призманы екі тіректегі аркалық схемасы бойынша шоғырланған екі күшті үшінші аралық ортасына тиеп сынау арқылы анықтайды.

Әрбір базалық  үлгі үшін (150x150x600 мм) бетонның игендегі созылуға мықтылыгын формуламен есептейді:

 

R_и.с.=Рℓ/вһ²                                            (1.3)

 

Басқа мөлшердегі үлгілерді-призмаларды сынағанда  келтірілген формулаға коэффициент  енгізеді:

       R_и.с.=α Рℓ/вһ²                                                                                                        (1.4)

 

мұндағы а - мөлшері 100x100x400 мм үшін 1,05 қабылдайды, мөлшері 200 х 200 х 800 мм - 0,95.

Біліктігімен  созгандағы мықтылығын арнаулы пішіндегі  «сегіздік» үлгіні үзгіш машинада сынап барып анықтайды.

Жұмысшы қимасы 150 х 150 мм әрбір базалық үлгі үшін бетонның біліктілік созуға мықтылық шегін мына формуламен есептейді:

       Rс=Р/Ғ                      (1.5)

мұндағы Р - қиратушы жук Н) кгк); Ғ - жұмысшы қимасының орташа ауданы, м² (см²).

Басқа   өлшемді   үлгілерді-сегіздіктерді   сынағанда,   келтірілген  формулаға коэффициент β кіргізеді

 

Rс = β                                                                                               (1.6) 

 

мұндағы β мағынасын жұмысшы қима өлшемі 100 х 100 мм үлгі-сегіздік үшін 1,05 қабылдайды, мөлшері 200 х 200 мм - 0,95.

Ауыр бетон  мықтылығын тексеру үшін мынандай бағаларды қабылдайды:   υ   < 6% болғанда біртектілігі жақсы, υ = 13% - орташа, υ> 16% - жарамсыз, рұқсат жоқ.

Бетон қысқандағы беріктігі бойынша (МПа) мынандай кластарға бөлінеді: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5: В5; В7,5; В10; В12,5; В15: В20; В25; ВЗО; В35; В40; В50; В55: В60. Сондай-ақ, аралық бетон кластарында В 22,5 және В 27,5 қолдануға рұқсат бар.

Құрылыста бетон  мынандай маркаларға жіктелінеді:М50; М75; МЮО; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М500; М600 жэне одан жоғары. Өндірісте бетонның орташа беріктігін немесе берілген маркасын бақылайды және соны міндетті түрде қамтамасыз етуге тырысады. Берілген беріктігін 15%-дан көп асыруға рұқсат етілмейді, себебі ол цемент шығыны кебеюіне әкеліп соғады.

Енді бетонның класы және маркасы атты түсініктердің мән-жайы туралы қысқаша.

Бетонның  класы - қамтамасыздығы (әдетте 0,95) кепілділікпен қабылданатын оның қандай болса да бір қасиетінің сандық сипаттамасы. Мұның мәнісі класпен бекітілген қасиеті 100-дің ең кем дегенде 95 жағдайларында қамтамасыз етіледі дегені. Мысалы, бетонның класы В20 дегенді былай түсіну қажет: ықтималдығы 0,95 конструкцияның кез келген жерінен бетонның қысқандағы мықтылығын анықтағанда алынатын нәтиже 20 МПа және одан да жоғары болуы тиісті, тек жағдайлардың 5%-де 20МПа төменірек мағынаны күтуге болады.

«Бетонның класы» деген түсінік берілген партиядағы бетон мыктылығының дәл немесе ықтималды вариациясын ескере, төмендегі формуламен қажетті мықтылықты тағайындауға мүмкіншілік береді.

 

В=R(1-tυ)                                                                                                       (1.7)

 

мұндағы В - қысқандағы мықтылығы бойынша бетонның класы, МПа; R - байқалатын бетон партиясьщдағы орташа мықтылық, МПа; t - жобалағанда, қабылданылған бетон класының қамтамасыздығын сипаттайтын өлшемсіз коэффициент; қамтамасыздығы 0,95 үшін  t = 1,64; υ -мықтылығының вариация коэффициенті, бірдің үлесі. ,

Сөйтіп, бұл  формула бетонның класымен және оның орташа мықтылығы арасындағы байланысты сипаттайды.

Бетон класынан В (нормалдық вариация коэффициентінде - V = 13,5%, t = 0,95 өндірісте бақыланатын бетонның ортаща мықтылығына көшу үшін стандартты 15 х 15 х 15 см базалық үлгі үшін мына формуланы пайдалану қажет:

 

R R_б^ар = В/0,778                                                                                          (1.8)

 

Жылжымалығы (ползучесть) - бетонның қайсыбір тұрақты  жүк (қысу, созу, иіу) әсерімен деформациясын ұлғайту қабілеттілігі. Жылжымалық деформация тек бірнеше жыл пайдаланғаннан соң барып, біртіндеп өшеді.Ақырғы жылжымалық деформация цемент түріне және толтырғыштарға, бетонның құрамына, конструкция жұмыс жағдайына және т.б. факторларға байланысты. Құнарсыз бетонның (цемент шығыны аз) жылжымалығы аз, сондай-ақ, С/Ц кіші мағынасында дайындалған бетонда да шамалы. Тығыз, мықты тау жыныстарынан алынған толтырғыштарды пайдалану бетон жылжымалығын азайтуға ықпалын тигізеді.

Еж – жұмсақтық деформация; Е- серпінділік деформация

                                  1 – Сурет.  Бетонның деформациялану диаграммасы

Бетон жылжымалылығы  конструкцияларда кернеулердің релаксациясын (қайтадан бөлінуін) туғызады. Бұл мағынада жылжымалықты оңды қасиет ретінде қарауғ-а болады. Шөгуі және ісінуі - басым көпшілігінде бетондағы ылғалдың өзгеруіне сәйкес бетонның көлемін өзгерту қабілеті. Ауада бетон қатайғанда оның ылғалдылығының азаюымен бетон мөлшерінің қысқаруы қоса жүреді, демек бетон шөгеді. Бетон шөгуі ылгалдыльщ, карбонизациялық және контракцияльщ құрамаларынан түрады. Ылгалдылық шөгуі радиусы 0,1 мкм кіші капиллярлары арқылы, сондай-ақ цементтік гельден ылғалының булануы арқылы жүреді. Карбонизациялық шөгуін бетонда міндетті түрде болатын Са(ОН)₂-нің (ауадағы көмірқышқылының әсерімен) СаС0₃-на өту процесінен туады. Контракциялық шөгу жүйесі қатаюына байланысты, оның абсолюттік көлемінің кішіреюімен түсіндіріледі. Шөкпенің бұл құрамасы үлкен емес - бар болғаны ылғалдылық шөгуінің 10%.

Атмосфера әсерінің немесе судың тікелей жанауы нәтижесінде, бетон көлемі ұлгаяды - ісінеді. Ісіну шамасы шөгінуден едәуір кіші, цемент тасы үшін 0,1%, ал бетон үшін 0,01-^-0,02% аспайды

 

4 – кесте

Ауыр бетонның ылғалдылық деформациясы

 

Толтырғыш түрі	Ауада Шөгінуі,мм/м	Суда ісінуі, мм/м
1	2	3
Граниттен алынган шағал	0,37	0,131
Ізбесті тасынан алынған шағал	0,39	0,05
Құмдақтан алынған шағал	0,75	0,055
Ұсақ тас	0,79	0,074

 

Бетонның шөгіну шамасы уақыт логарифміне пропорционалды өзгереді және де бастапқы 28 тәулік ішінде тез өседі. Бетонның шөгу шамасы оның құрамына және пайдаланылған материалдар қасиетіне байланысты. Цемент және су шығыны көбеюіне, майда және кеуекті толтырғыштар қолдануына сәйкес, шөгіну жэне ісіну деформациясы ұлғаяды. Бетонның үстіңгі қабатының тездетіле кебуі елеулі және біркелкісіз шөгуін және шегулік жарықтарын шақырады. Сондықтан, әсіресе жаз мезгілінде жаңадан салынған немесе қалыпталынған бетондар бетін дүркін-дүркін сулап тұру, не суланған материалмен бүркеп тастаған оңды болады.

 

1.6 Бетонның ылғал сыйымдылығы және ылғал өткізгіштілігі

 

Бетон өзінің капиллярлық-кеуектік құрылысы арқасында дымды су буы  түрінде сіңіруі мүмкін (гигроскопиялық ылғалдануы), не сумен түйіскенде - суды өзіне жұтқызады.

Сіңірілген ылғалды  бетонның өзінде ұстап тұру қабілетін - оның ылғал сыйымдылығы деп атайды. Бетон ашық ауада бірнеше жыл тұрғаннан соң, тепе-теңдік гигроскопиялық ылғалдылыққа жетеді. Бұл ылғалдылығының мағынасы оның кеуектілік сипаттамасына және қоршаған орта жағдайына байланысты болады. Тығыз ауыр бетон үшін тепе-теңдік гигроскопиялық ылғалдылық шамалы ғана (2-3% айналасында), бірақ кеуектер жүйесі айтарлықтай дамыған жеңіл және ұялы бетондарда оның шамасы тиісінше 7+8% және 20+25% жетеді. Бетонның су жұтуы (максимальдық ылғал сыйымдылығы) ондағы ашық, өзара жалғасушы кеуектер көбейген сайын ұлғая түседі. Ауыр бетонның максимальдық су жұтқыштығы массасы бойынша 4 - 8 % (көлемі бойынша 10+20 %) жетеді. Тым күшті ылғалданылуы бетон мықтылығын төмендетілуіне әкеліп соғуы мүмкін және дүркін-дүркін мұздап және жібіп тұратын жағдайда тез қирау қауіптілігі туады. Бетонның суөткізгіштігі цемент тасының, толтырғыштың және түйістік зоналарының өткізгішіне байланысты. Тәжірибелік деректер бойынша С/Ц = 0,4+0,7 цемент тасының өткізгіштігі өте аз және оның мағынасын нығыз тау жынысының су өткізгіштігімен салыстыруға болады. Олай болса, бетон арқылы судың сүзілу жолы мыналар болуы мүмкін: толтырғыш пен цемент тасы аралығындағы түйістік зоналары; цемент тасындағы микрожарықтар; бетонның арматурамен ілінісу зонасындағы ақаулар.

Бетонның өзі арқылы су өтуіне кедергілігін анықтайтын техникалық сипаттама ретіндегі көрсеткіш - оның суөткізгіштігі (W). Бетонның су өткізбестігі - максимальдық қысымдықта (0,2+2 МПа) стандарттық үлгі арқылы судың сүзілгендігі байқалмағандығымен белгіленеді. Қалыңдығы 150 мм және одан үлкен бетон конструкциялары үшін су өткізбестігін диаметрі және биіктігі 150 мм үлгілерде-цилиндрлерде анықтайды. Су өткізбестігі бойынша бетон маркасын қысымдық градиентке (максимальдық су қысымының конструкция қалыңдығына қатынасы) байланысты тағайындайды. 5 дейінгі градиентте су өткізбестігін марка -W4 бағалау ұсынылады, 5-тен 10-ға дейін W 6, 10-нан 12-ге дейін W8,12% және одан жоғарыда – W12

Бетонның жылылық-физикалық  қасиеті. Жылу өткізгіштігі -үйдің қоршалау конструкцияларыңда қолданатын бетондардың ең маңызды жылылық физикалық сипаттамасы. Бетонның жылу өткізгіштігі кең аралықта өзгереді. Ауалық құрғақ күйіндегі кәдімгі ауыр бетон үшін жылу өткізгіштігі 1,3+1,7 Вт/(м-°С), жеңіл бетон үшін - 0,2+0,7 Вт/(м-°С). Жеңіл бетондардың жылу өткізгіштігінің төмендігі олардың құрылысының кеуектігімен түсіндіріледі: кеуектеріндегі ауаның жылу өткізгіштігі 0,023 Вт/(м-°С). Осы себепте, жеңіл бетондарды басым көпшілігінде үйдің қоршалаушы конструкцияларына пайдаланады. Ауыр бетондардан сыртқы қабырға панельдерін іш жағынан жылуқоршағыш жылытқыш қабат орнатып жасайды.

Температуралық   деформациясы.    Температуралық   ұлғаюдың сызықтық коэффициенті ауалық кұрғақтай күйіндегі ауыр бетонның температуралық ұлғаюының сызықтық коэффициенті (10 • 12) • 10 ^-6 К ^-1, ал болатта - 12 • 10 ^-6   К ^-1, бетон мен арматураның термиялық деформациясы  олардың  қосыла  тұтасталуына  кедергі   болмайды. Бірақ, үзындығы үлкен ғимараттардың қызғанда, жайылып кетпеуі үшін  температуралық - шөгерлік  жіктермен   бөлектейді.   Бетондағы толтырғыш   пен  ерітіндінің  жылудан ұлғаюлары  әртүрлі  шамада болатындығынан, температура ауытқуы үлкен болғанда бетон ішінен жарықтанып кетуі мүмкін. Мұндай қолайсыз жағдай болып қалады-ау деген    қауіптікте    бетонның    қүрамына    температуралық    үлғаю коэффициенті жақын материалдарды қолданады.

 

1.7 Бетонның негізгі беріктігі

 

Бетон беріктігі - оның ең басты сипаттамасы. Мықтылық көрсеткіші көптеген факторларға байланысты. Бұлардың ішіндегі негізгілері қолданылған материалдар сапасы жэне бетон кеуектілігі. Біріктіруші заттың сапасы оның маркасымен бағаланады да, толтырғыш материалдар сапасы шартты коэффициент А көмегімен ескеріледі, ал кеуектігін суцемент қатынасы С/Ц шамасымен жанама жолмен анықтайды. Тұрақты  цемент  шығынында  және  нығыздау  тәсілінде   бетон мықтылығының   араластыруға   кеткен   су   мөлшеріне   байланысты.

Цемент шығыны және нығыздау жұмысы (нж) өзгергенде қисықтың оптимумы ығысады. Оптималдық жеке мағыналы С/Ц нүктелерін оралатын қисық гипербола болып шығады да құйылма (тығыз) структуралы бетон мықтылығының су цемент (С/Ц) қатынасына жалпы байланыстығын өрнектейді. Н.М. Беляев көптеген эксперименттік деректерді математикалық жолмен өңдеу нәтижесінде қысқандағы бетон мықтылығын цемент активтігімен R_ц және С/Ц қатынасымен байланыстыратын формула ұсынған:

 

R_б= R_ц / К{сІц)^п                                                                                                                                        (1.9)

 

мұндағы К және п - бетон түріне және толтырғыштар сапасына байланысты болатын коэффициенттер. Н.М. Беляев бойынша, ауыр бетон үшін п=3/2, щебеньді пайдаланғанда к = 3,5, гравийді - К=4. Келтірілген формуланы нығыздалынып салынған, нормалдық температуралық - ылғалдылықта қатайған және стандарттық тәсілдеме бойынша 28 тәулік шағында сыналған бетон мықтылығын есептеу үшін әдетті.

Сондай-ақ, бетон мықтылығына  цемент түрі, толтырғыш қасиеттері, үлгілерді жасау тәсілдері және т.б. факторлар елеулі әсерін тигізеді.

Шын мәніндегі байланыстық R_б = f (С/Ц)  бүгілу нүктесі бар S -тәрізді қисықпен өрнектелінеді. Бұл байланыстылықты есептеуге ыңғайлы болу үшін екі түзумен аппроксимдеуге болады: цемент су қатынасы (С/Ц) 1,3-тен 2,5-ке дейін өзгергенде, бұл түзу мына формулалармен өрнектелінуі мүмкін.