Расчетное сопротивление сжатию бетона в25. защитный слой бетона. нормативные данные для рассчетов железобетонных конструкций

Общее понятие

Модуль упругости (также известный как модуль Юнга) – один из показателей механических свойств материала, который характеризует его сопротивляемость деформации растяжения. Другими словами, его значение показывает пластичность материала. Чем больше модуль упругости, тем менее будет растягиваться какой-либо стержень при прочих равных условиях (величина нагрузки, площадь сечения и прочее).

В теории упругости модуль Юнга обозначается буквой Е. Является составной частью закона Гука (закона о деформации упругих тел). Связывает напряжение, возникающее в материале, и его деформацию.

Согласно международной стандартной системе единиц измеряется в МПа. Но на практике инженеры предпочитают использовать размерность кгс/см2.

Определение модуля упругости осуществляется опытным путем в научных лабораториях. Суть данного способа заключается в разрыве на специальном оборудовании гантелеобразных образцов материала. Узнав напряжение и удлинение, при котором произошло разрушение образца, делят данные переменные друг на друга, тем самым получая модуль Юнга.

Отметим сразу, что таким методом определяются модули упругости пластичных материалов: сталь, медь и прочее. Хрупкие материалы – чугун, бетон – сжимают до появления трещин.

Дополнительные характеристики механических свойств

Модуль упругости дает возможность предугадать поведение материла только при работе на сжатие или растяжение. При наличии таких видов нагрузок как смятие, срез, изгиб и прочее потребуется введение дополнительных параметров:

• Жесткость есть произведение модуля упругости на площадь поперечного сечения профиля. По величине жесткости можно судить о пластичности уже не материала, а узла конструкции в целом. Измеряется в килограммах силы.
• Относительное продольное удлинение показывает отношение абсолютного удлинения образца к общей длине образца. Например, к стержню длиной 100 мм приложили определенную силу. Как результат, он уменьшился в размере на 5 мм. Деля его удлинение (5 мм) на первоначальную длину (100 мм) получаем относительное удлинение 0,05. Переменная является безразмерной величиной. В некоторых случаях для удобства восприятия переводится в проценты.
• Относительное поперечное удлинение рассчитывается аналогично вышепредставленному пункту, но вместо длины здесь рассматривается диаметр стержня. Опыты показывают, что для большинства материалов поперечное удлинение в 3-4 раза меньше, чем продольное.
• Коэффициент Пуансона есть отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной деформации. Данный параметр позволяет полностью описать изменение формы под воздействием нагрузки.
• Модуль сдвига характеризует упругие свойства при воздействии на образец касательных напряжений, т. е. в случае, когда вектор силы направлен под 90 градусов к поверхности тела. Примерами таких нагрузок является работа заклепок на срез, гвоздей на смятие и прочее. По большому счету, модуль сдвига связан с таким понятием как вязкость материла.
• Модуль объемной упругости характеризуется изменением объема материала для равномерного разностороннего приложения нагрузки. Является отношением объемного давления к объемной деформации сжатия. Примером такой работы служит опущенный в воду образец, на который по всей его площади воздействует давление жидкости.

Помимо вышесказанного необходимо упомянуть, что некоторые типы материалов имеют различные механические свойства в зависимости от направления нагрузки. Такие материалы характеризуются как анизотропные. Яркими примерами служит древесина, слоистые пластмассы, некоторые виды камня, ткани и прочее.

У изотропных материалов механические свойства и упругая деформация одинаковы в любом направлении. К ним относят металлы (сталь, чугун, медь, алюминий и прочее), неслоистые пластмассы, естественные камни, бетон, каучук.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИЗМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ И МОДУЛЯ УПРУГОСТИ БЕТОНА ПРИ НАГРЕВЕ

. При определении призменной прочности и модуля упругости бетона при нагреве серия должна состоять не менее чем из шести образцов, из которых на трех образцах определяют призменную прочность и модуль упругости бетона при требуемой температуре нагрева бетона и на других трех образцах — призменную прочность и модуль упругости в интервале рабочих температур помещения от 10 °С до 30 °С.

. Для проведения испытаний применяют:

камерную электрическую печь для нагрева образцов с опорным столиком и выносными удлинителями (черт. приложения );

автоматические потенциометры показывающие и самопишущие типа КСП, ЭПД, ЭПП, ЭМП и другие по ГОСТ 7164-78 и обеспечивающие измерение температуры при нагреве;

термопары хромель-копелевые типа ТХК по ГОСТ 6616-94, обеспечивающие измерение температуры до 600 °С;

термопары хромель-алюмелевые типа ТХА по ГОСТ 6616-94, обеспечивающие измерение температуры до 1300 °С;

потенциометр постоянного тока по ГОСТ 9245-79, предназначенный для измерения э.д.с. термопар;

автоматическое электронное программное регулирующее устройство типа РУ5-01М по ТУ-25-07-942-70, входящее в комплект устройств для регулирования температуры при нагреве.

. Пресс или машины для испытания должны быть снабжены электрической печью для нагрева образца, приспособлениями для нагрева образца, измерения деформаций и температуры бетона.

. Камерная электрическая печь должна обеспечивать нагрев образца по заданному режиму до требуемой температуры с равномерным нагревом бетона в зоне замера деформаций. Перепад температуры в печи в пределах зоны замера деформаций не должен превышать 10 °С при нагреве до 300 °С, 20 °С — при нагреве выше 300 °С до 600 °С, 30 °С — при нагреве выше 600 °С до 900 °С и 40 °С — при нагреве выше 900 °С.

. Между оголовниками и торцами образца прокладывают теплоизоляцию из асбестового картона толщиной 6 мм при нагреве до 300 °С, 10 мм — при нагреве выше 300 °С до 600 °С и 15 мм — при нагреве выше 600 °С.

. Выносные удлинители должны строго фиксировать базу измерения деформаций и обеспечивать измерение деформаций бетона в нагретом состоянии. Для этих целей удлинители диаметром 4 — 6 мм изготовляют из инвара при нагреве до 200 °С и из нихрома при нагреве выше 200 °С.

. Термопары устанавливают посредине базы измерения деформаций бетона в центре сечения образца и на боковой поверхности посредине каждой грани призмы или в четырех взаимно перпендикулярных направлениях цилиндра. Термопару для регулирования температуры устанавливают также в рабочее пространство камерной печи.

. Призменную прочность и модуль упругости бетона при нагреве определяют по схеме испытания, указанной на черт. приложения .

Образец при кратковременном нагреве испытывают в сроки, указанные в п. , если заданием на испытания не установлен другой срок.

. Для определения призменной прочности и модуля упругости бетона образцы нагревают до требуемой температуры по ГОСТ 10180-78, выдерживают 1 ч и затем нагружают их ступенями по п. при выдержке нагрузки на каждой ступени 15 мин, поддерживая постоянно требуемую температуру нагрева.

. Относительную упругомгновенную деформацию бетона при нагреве ε_1у определяют по формуле настоящего стандарта.

. По результатам испытаний на модуль упругости бетона при различных температурах нагрева определяют коэффициент b, учитывающий снижение модуля упругости бетона при нагреве, по формуле

()

где — средний модуль упругости бетона серии образцов при требуемой температуре нагрева;

— средний модуль упругости бетона в интервале рабочих температур помещения от 10 °С до 30 °С.

. Значение ожидаемой разрушающей нагрузки для каждой температуры нагрева определяют по п. .

. Коэффициент снижения призменной прочности бетона т_stпри нагреве до требуемой температуры определяют по формуле

()

где — средняя призменная прочность бетона для серии образцов при требуемой температуре нагрева;

R_пр — средняя призменная прочность бетона в интервале рабочих температур помещения от 10 °С до 30 °С.

Понятия прочности и класса

До появления европейских стандартов прочность определялась только по марке, и она показывала среднюю цифру сопротивления на сжатие. Новые стандарты предусматривают определение классов по прочности на степень сжатия и растяжения.

Класс — это способность осевого сопротивления 1 м³ бетона по СП. Неравномерное распределение по всему объему изделия не дает возможности использовать среднеарифметические значения, т. к. на отдельном участке данный показатель может быть больше или меньше.

Класс — это один из главных показателей, который определяет срок службы БК. Определяя класс, учитывается как сжатие элемента по оси, так и растяжение бетона, показатели, которые рассчитываются, учитывая запас прочности посредством его сопротивления в удельных единицах измерения.

По формуле рассчитывается возможность сопротивления конструкций из бетона сжатию: R=Rn/g, где g — коэффициент степени прочности, который принимается за 1 при условии, что структура раствора является однородной.

Для расчетов берут и дополнительные данные, такие как:

1. Удельное электросопротивление раствора.
2. Влагостойкость. С помощью этих показателей определяется наибольшее давление жидких субстанций, которые способны выдержать ЖБК.
3. Воздухопроницаемость. Она имеет отношение к прочности, и ее постоянное значение колеблется от 3 до 130 с/см³.
4. Морозоустойчивость. Обозначается латинской буквой F, а цифры от 50 до 1000 указывают число замораживаний и размораживаний.
5. Теплопроводность. Чем больший объем воздуха содержит изделие, тем меньше его плотность и теплопроводные характеристики.

Трещины по вертикали в тестируемых изделиях из призмы возникают под действием силы тяжести поперечных нагрузок. Прочностные качества бетона увеличиваются при его стягивании металлическими обручами.

Но в период эксплуатации изделия на нем появятся трещины, и оно разрушится. Такая отсрочка разрушения имеет название «эффект обоймы». Стальной обруч, который сжимает конструкцию, можно заменить металлической арматурой различных видов (сетка, спираль, прутья).

Она укладывается в раствор горизонтально:

1. Марка указывает среднюю степень прочности куба раствора RB и выражается в кг/см².
2. Класс указывает на прочность куба раствора с точностью до 0,95 и выражается в Мпа. Неоднородность его прочности варьируется от Rmin до Rmax.

относится к виду «тяжелых» и используется в различных областях строительства, т. к. имеет высокую степень прочности, обеспечивая длительный срок эксплуатации различных промышленных и жилых объектов. Благодаря его прочности конструкции имеют высокую степень сопротивления сдвигам и нагрузкам на изгиб. Такие изделия смогут выдерживать наибольшие нагрузки.

Прочность составляет 327 кгс/см², поэтому он предназначен для заливки фундамента, изготовления плит, балок и других монолитных изделий.

Расчётные сопротивления и модули упругости тяжёлого бетона, мПа

Таблица 2

Характеристики бетона	КЛАСС БЕТОНА
В7,5	В10	В12,5	В15	В20	В25	В30	В35	В40
	Для предельных состояний 1-й группы
Сжатие осевое (призменная прочность) Rb	4,5	6,0	7,5	8,5	11,5	14,5	17,0	19,5	22,0
Растяжение осевое Rbt	0,48	0,57	0,66	0,75	0,90	1,05	1,20	1,30	1,40
	Для предельных состояний 2-й группы
Сжатие осевое Rb, ser	5,5	7,5	9,5	11,0	15,0	18,5	22,0	25,5	29,0
Растяжение осевое Rbt, ser	0,70	0,85	1,00	1,15	1,30	1,60	1,80	1,95	2,10
Начальный модуль упругости тяжёлого бетона обычного твердения Eb	16000	18000	21000	23000	27000	30000	32500	34500	36000
Начальный модуль упругости тяжёлого бетона подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении	14500	16000	19000	20500	24000	27000	29000	31000	32500

Примечание. Расчётные сопротивления бетона для предельных состояний 2-й группы равны нормативным: Rb,ser =Rb,n; Rbt,ser =R bt, n.

Расчётные сопротивления и модули упругости некоторых арматурных сталей, мПа

Таблица 3

КЛАСС АРМАТУРЫ (обозначение по ДСТУ 3760-98)	Расчётные сопротивления	Модуль упругости Es
для расчёта по предельным состояниям 1-й группы	для расчёта по предельным состояниям 2-й группы Rs,ser
растяжение	сжатие Rsc
Rs	Rsw
1	2	3	4	5	6
	225	175	225	235	2,1·105
А300С	280	225	280	295	2,1·105
А400С  6…8 мм	355	285	355	390	2,0·105
А400С  10…40мм	365	290	365	365	2,0·105
А600С	510	405	450	590	1,9·105
BpI  3 мм	375	270	375	410	1,7·105
BpI  4 мм	365	265	365	405	1,7·105
BpI  5 мм	360	260	360	395	1,7·105

Примечание. Расчётные сопротивления стали для предельных состояний 2-й группы равны нормативным: Rs,ser =Rs,n.

Соседние файлы в предмете

Таблица показателей упругости материалов

Перед тем, как перейти непосредственно к этой характеристике стали, рассмотрим для начала, в качестве примера и дополнительной информации, таблицу, содержащую данные об этой величине по отношению к другим материалам. Данные измеряются в МПа.

Модуль упругости различных материалов

Как можно заметить из представленной выше таблицы, это значение является разным для разных материалов, к тому же показателя разнятся, если учитывать тот или иной вариант вычисления этого показателя. Каждый волен выбирать именно тот вариант изучения показателей, который больше подойдёт ему. Предпочтительнее, возможно, считать модуль Юнга, так как он чаще применяется именно для характеристики того или иного материала в этом отношении.

После того как мы кратко ознакомились с данными этой характеристики других материалов, перейдём непосредственно к характеристике отдельно стали.

Для начала обратимся к сухим цифрам и выведем различные показатели этой характеристики для разных видов сталей и стальных конструкций:

• Модуль упругости (Е) для литья, горячекатанной арматуры из сталей марок, именуемых Ст.3 и Ст. 5 равняется 2,1*106 кг/см^2.
• Для таких сталей как 25Г2С и 30ХГ2С это значение равно 2*106 кг/см^2.
• Для проволоки периодического профиля и холоднотянутой круглой проволоки, существует такое значение упругости, равняющееся 1,8*106 кг/см^2. Для холодно-сплющенной арматуры показатели аналогичны.
• Для прядей и пучков высокопрочной проволоки значение равняется 2·10 6 кГ/см^2
• Для стальных спиральных канатов и канатов с металлическим сердечником значение равняется 1,5·10 4 кГ/см^2, в то время как для тросов с сердечником органическим это значение не превышает1,3·10 6 кГ/см^2 .
• Модуль сдвига (G) для прокатной стали равен 8,4·10 6 кГ/см^2 .
• И напоследок коэффициент Пуассона для стали равен значению 0,3

Это общие данные, приведённые для видов стали и стальных изделий. Каждая величина была высчитано согласно всем физическим правилам и с учётом всех имеющихся отношений, которые используются для выведения величин этой характеристики.

Ниже будет приведена вся общая информация об этой характеристике стали. Значения будут даваться как по модулю Юнга, так и по модулю сдвига, как в одних единицах измерения (МПа), так и в других (кг/см2, ньютон*м2).

Сталь и несколько разных её марок

Значения показателей упругости стали разнятся, так как существуют сразу несколько модулей, которые исчисляются и высчитываются по-разному. Можно заметить тот факт, что в принципе сильно показатели не разнятся, что свидетельствует в пользу разных исследований упругости различных материалов. Но сильно углубляться во все вычисления, формулы и значения не стоит, так как достаточно выбрать определённое значение упругости, чтобы уже в дальнейшем ориентироваться на него.

Кстати, если не выражать все значения числовыми отношениями, а взять сразу и пос, то эта характеристика стали будет равна: Е=200000 МПа или Е=2 039 000 кг/см^2.

Данная информация поможет разобраться с самим понятием модуля упругости, а также ознакомиться с основными значения данной характеристики для стали, стальных изделий, а также для нескольких других материалов.

Следует помнить, что показатели модуля упругости разные для различных сплавов стали и для различных стальных конструкций, которые содержат в своём составе и другие соединения. Но даже в таких условиях, можно заметить тот факт, что различаются показатели ненамного. Величина модуля упругости стали практически зависит от структуры. а также от содержания углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

Изготовление

В состав бетона В20 входят традиционные компоненты:

• Цемент М400 или М500;
• Песок;
• Щебень;
• Вода.

Пропорции компонентов для цементов разных марок:

Количество компонентов по массе, Цемент : песок : щебень, кг	Количество компонентов по объёму на 10 литров цемента, песок : щебень, л	Количество бетона на выходе из 10 литров цемента, л
Для цемента М400
1 : 2,1 : 3,9	19 : 34	43
Для цемента М500
1 : 2,6 : 4,5	24 : 39	50

Количество воды составляет не более 50% от массы вяжущего. Её количество может быть скорректировано при использовании добавок-пластификаторов – они снижают потребность в жидкости, повышая одновременно подвижность и технические характеристики без потери прочности.

Замес осуществляют в бетономешалке: сначала в нее вводят сухие компоненты, затем воду

Целесообразно заказать партию раствора с завода, в таком случае характеристики материала будут соответствовать ожидаемым, что особенно важно при домостроении

Для избегания образования деформации конструкции до ее застывания и созревания (28 суток) необходимо обеспечить благоприятные условия для твердения: поддерживать уровень влажности и не допускать перепадов температур.

Деформации бетона

Деформативные свойства бетона определяются его начальным модулем упругости Еb. Этот модуль может быть определен в зави­симости от марки или класса бетона по таблице ниже.

Начальные модули упругости тяжелого бетона

Класс бетона	ВЮ	В15	В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
Модуль упругости Еb·10-3 МПа	19	24	27,5	30	32,5	34,5	36	37	38	39	39,5

За начальный модуль упругости бетона при сжатии и растя­жении принимается отношение нормального напряжения в бето­не к его относительной деформации при величине напряжения σb 

При однократном непрерывном сжатии бетонного образца мак­симальной разрушающей нагрузкой диаграмма напряжения-дефор­мации имеет криволинейное очертание, деформации в бетоне рас­тут быстрее напряжений (рис. ниже). Такой характер диаграммы возникает, потому что при быстром достижении максимального усилия в бетоне под действием нагрузки одновременно с упругими деформациями развиваются также неупругие, обусловленные пол­зучестью бетона. Ползучесть — это способность бетона деформи­роваться во времени даже при неизменной нагрузке.

В момент окончательного разрушения призмы получают рас­четное сопротивление Rb. После этого строится график с отклады­ванием по оси х относительного удлинения, а по оси у — напряже­ния в бетоне (рис. выше).

Затем определяют:

1.  начальный модуль упругости при напряжении σb = 0,2Rb (тан­генс угла наклона касательной к действительной диаграмме σ-ε в начале координат)

tga0 = Eb = σb/εel

2.  с увеличением напряжений угол наклона касательной к кривой σb-εb будет уменьшаться (вследствие развития во времени де­формаций ползучести). Находят тангенс угла наклона к оси абс­цисс касательной, проведенной к этой кривой,

tga0 = E’b = dσb/dεb

3.  определяют условный модуль упругости (средний модуль упругопластичности бетона) при σb = 0,5Rb (тангенс угла наклона секущей к кривой полных деформаций)

tga1 = E’b = σb/εb

4.  выражая модуль упргопластичности бетона через модуль упру­гости (из выражений выше), получают коэффициент упругости бетона (коэффициент Пуассона)

v = εel/εb

Коэффициент Пуассона (отношение поперечной деформации к продольной) с увеличением напряжений в бетоне возрастает: на­чальное его значение принимается равным 0,2.

Призменная прочность бетона может быть получена по формуле

Rb = Nmax/A

где Nmax — разрушающая нагрузка, кН; А — площадь сечения об­разца, см2.

Растяжение.

Соотношение между напряжением и деформацией для материалов часто исследуют, проводя испытания на растяжение, и при этом получают диаграмму растяжения – график, по горизонтальной оси которого откладывается деформация, а по вертикальной – напряжение (рис. 1). Хотя при растяжении поперечное сечение образца уменьшается (а длина увеличивается), напряжение обычно вычисляют, относя силу к исходной площади поперечного сечения, а не к уменьшенной, которая давала бы истинное напряжение. При малых деформациях это не имеет особого значения, но при больших может приводить к заметной разнице. На рис. 1 представлены кривые деформация – напряжение для двух материалов с неодинаковой пластичностью. (Пластичность – это способность материала удлиняться без разрушения, но и без возврата к первоначальной форме после снятия нагрузки.) Начальный линейный участок как той, так и другой кривой заканчивается в точке предела текучести, где начинается пластическое течение. Для менее пластичного материала высшая точка диаграммы, его предел прочности на растяжение, соответствует разрушению. Для более пластичного материала предел прочности на растяжение достигается тогда, когда скорость уменьшения поперечного сечения при деформировании становится больше скорости деформационного упрочнения. На этой стадии в ходе испытания начинается образование «шейки» (локальное ускоренное уменьшение поперечного сечения). Хотя способность образца выдерживать нагрузку уменьшается, материал в шейке продолжает упрочняться. Испытание заканчивается разрывом шейки.

Типичные значения величин, характеризующих прочность на растяжение ряда металлов и сплавов, представлены в табл. 2. Нетрудно видеть, что эти значения для одного и того же материала могут сильно различаться в зависимости от обработки. Таблица 2

Таблица 2
Металлы и сплавы	Состояние	Предел текучести, МПа	Предел прочности на растяжение, МПа	Удлинение, %
Малоуглеродистая сталь (0,2% С)	Горячекатанная	300	450	35
Среднеуглеродистая сталь (0,4% С, 0,5% Mn)	Упрочненная и отпущенная	450	700	21
Высокопрочная сталь (0,4% С, 1,0% Mn, 1,5% Si, 2,0% Cr, 0,5% Мo)	Упрочненная и отпущенная	1750	2300	11
Серый чугун	После литья	–	175–300	0,4
Алюминий технически чистый	Отожженный	35	90	45
Алюминий технически чистый	Деформационно-упрочненный	150	170	15
Алюминиевый сплав (4,5% Cu, 1,5% Mg, 0,6% Mn)	Упрочненный старением	360	500	13
Латунь листовая (70% Cu, 30% Zn)	Полностью отожженная	80	300	66
Латунь листовая (70% Cu, 30% Zn)	Деформационно-упрочненная	500	530	8
Вольфрам, проволока	Тянутая до диаметра 0,63 мм	2200	2300	2,5
Свинец	После литья	0,006	12	30

От чего зависит модуль упругости бетона?

Упругие свойства бетона зависят от факторов:

• качества и объемного содержания заполнителей;
• класса материала;
• температуры воздуха и интенсивности радиоактивного излучения;
• влажности среды;
• времени воздействия нагрузки;
• условий твердения смеси;
• возраста бетона;
• армирования.

Заполнители

Бетон представляет собой конгломерат из двух составляющих — цементного камня и заполнителей. В неоднородной структуре возникает сложное напряженное состояние. Более жесткие частицы воспринимают основную часть нагрузки, а вокруг пор и пустот образуются участки с поперечными растягивающими усилиями.

Крупный заполнитель, обладая высоким модулем Юнга, увеличивает упругие свойства бетона. Мелкие пылеватые частицы, поры и пустоты снижают их.

Класс бетона

Чем выше класс материала, т.е. больше его прочность на сжатие и плотность, тем лучше он сопротивляется деформирующим нагрузкам. Наиболее высоким модулем упругости обладает бетон В60 — 39,5 МПа*10-3, минимальный показатель у композита класса В10- 19 МПа*10-3.

Температура и радиация

Повышение температуры окружающей среды, интенсивности солнечной радиации приводят к уменьшению упругих свойств и росту деформаций. Связано это с увеличением внутренней энергии бетона, изменению траекторий движения молекул в твердом теле, линейному расширению материала, и, как следствию, усилению пластичности.

Разницу не учитывают при колебаниях в пределах 20°С. Большие температурные изменения существенно влияют на деформацию бетонных конструкций. В таблице СП 63.13330.2012 указаны величины модулей упругости в зависимости от температуры.

Влажность

Колебания влажности воздуха приводят к изменению упругих свойств материала. В расчетах применяют коэффициент ползучести φ. Чем больше содержание водяных паров в окружающей среде, тем ниже показатель и соответственно меньше пластические деформации конструкции.

Время приложения нагрузки

Модуль упругости зависит от времени действия нагрузки. При мгновенном нагружении конструкции деформации пропорциональны величине внешних сил. При длительных напряжениях величина E уменьшается, изменения развиваются по нелинейной зависимости и суммируются из упругих и пластичных деформаций.

Условия набора прочности

При проведении испытаний замечено, что у бетона естественного твердения модуль упругости выше, чем при обработке материала пропариванием при атмосферном давлении или в автоклавных установках.

Это объясняется тем, что изменение условий набора прочности приводит к образованию большего количества пор и пустот из-за неравномерного температурного расширения объема, ухудшения качества гидратации цементных зерен. Такой бетон обладает более низкими упругими свойствами по сравнению с затвердевшим в нормальных условиях.

Возраст бетона

Свежеуложенный бетон набирает прочность в течение 28 суток. Но даже по истечении этого времени материал при нагрузке обладает одновременно упругими и пластическими свойствами. Наибольшей твердости он достигает примерно через 200-250 суток. Показатель E в этом возрасте максимальный, соответствующий марочной прочности.

Армирование конструкций

Для восприятия растягивающих и сжимающих усилий в железобетон помещают каркасы или сетки из арматуры классов АI, AIII, А500С, Ат800, а также из композитов или древесины.

Применение армирования увеличивает упругость, прочность конструкции на сжатие и на растяжение при изгибе, препятствует образованию усадочных и деформационных трещин.

Модуль упругости бетона в20

• Классификация
  • Виды и таблицы
  • Модуль упругости — от чего он зависит
• Заключение

Все растворы склонные к затвердеванию обладают определённой плотностью в застывшем состоянии, поэтому и существует такое понятие, как модуль упругости бетона, по которому и определяется его пригодность к тому или иному виду работ. Помимо этого такие смеси классифицируются еще и по маркам, но марка может включать размеров плотности и имеет более общее понятие.

Именно об этом пойдёт речь ниже, а также вы сможете увидеть здесь демонстрацию тематического видео в этой статье.

Испытание на растяжение

Виды и таблицы

Заливка плитного фундамента

• Все виды подобных растворов подразделяются на тяжёлые, мелкозернистые, лёгкие, поризованные, а также автоклавного твердения. Вызывает некоторое удивление, что чуть ли не все доморощенные строители об этом не имеют почти никаких знаний, хотя от этого в основном зависит качество возводимой конструкции.
• Сами по себе бетонные изделия являются достаточно твёрдыми материалами, но под воздействием механических нагрузок типа удара, сжатия растяжения и излома даже самый высокий модуль упругости железобетона не может быть вполне достаточным, как абсолютная единица. В связи с этим классификация прочности различается на два основных показателя — сжатие и растяжение, от которых зависит переносимость других нагрузок или упругость.

Наименование бетона	Модуль упругости начальный. Сжатие и растяжение Eb*103. Прочность на сжатие в МПа
B1	B1,5	B2	B2,5	B3,5	B5	B7,5	B10	B12,5	В15	В20	В25	В30	B35	B40	B45	B50	B55	B60
Тяжёлые
Естественный цикл затвердевания	—	—	—	9,5	13	16	18	21	23	27	30	32,5	34,5	36	37,5	39	39,5	40
Тепловая обработка при атмосферном давлении	—	—	—	—	8,5	11,5	14,5	16	19	20,5	24	27	29	31	32,5	34	35	35,5	36
Автоклавная обработка	—	—	—	—	7	10	12	13,5	16	17	20	22,5	24,5	26	27	28	29	29,5	30
Мелкозернистые
А-группа (естественное отвердение)	—	—	—	—	7	10	13,5	15,5	17,5	19,5	22	24	26	27,5	28,5	—	—	—	—
Тепловая обработка при атмосферном давлении	—	—	—	—	6,5	9	12,5	14	15,5	17	20	21,5	23	24	24,5	—	—	—	—
Б-группа (естественное отвердение)	—	—	—	—	6,5	9	12,5	14	15,5	17	20	21,5	23	—	—	—	—	—	—
Теплообработка при автоклавном давлении	—	—	—	—	5,5	8	11,5	13	14,5	15,5	17,5	19	20,5
В-группа автоклавного отвердения	—	—	—	—	—	—	—	—	—	16,5	18	19,5	21	21	22	23	24	24,5	25
Лёгкие и горизонтальные — средняя плотность D
800	—	—	—	4	4,5	5	5,5	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
1000	—	—	—	5	5,5	6,3	7,2	8	8,4	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
1200	—	—	—	6	6,7	7,6	8,7	9,5	10	10,5	—	—	—	—	—	—	—	—	—
1400	—	—	—	7	7,8	8,8	10	11	11,7	12,5	13,5	14,5	15,5	—	—	—	—	—	—
1600	—	—	—	—	9	10	11,5	12,5	13,2	14	15,5	16,5	17,5	18	—	—	—	—	—
1800	—	—	—	—	—	11,2	13	14	14,7	15,5	17	18,5	19,5	20,5	21	—	—	—	—
2000	—	—	—	—	—	—	14,5	16	17	18	19,5	21	22	23	23,5	—	—	—	—
Ячеистые, автоклавное твердение, плотность D
500	1,1	1,4	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
600	1,4	1,7	1,8	2,1	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
700	—	1,9	2,2	2,5	2,9	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
800	—	—	—	2,9	3,4	4	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
900	—	—	—	—	3,8	4,5	5,5	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
1000	—	—	—	—	—	6	7	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
1100	—	—	—	—	—	6,8	7,9	8,3	8,6	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
1200	—	—	—	—	—	—	8,4	8,8	9,3	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Таблица модулей упругости бетона с учётом СНИП 2.03.01-84

Примечание. Не забывайте о том, что при нагрузке конструкции не подвергаются необратимым процессам, вызывающим критические разрушения — их свойства не изменяются. Это следует учитывать при сооружении арок или перекрытий.

Рекомендация

При монтаже тех или иных конструкций всегда следует обращать внимание на таблицы, как того требует инструкция

Модуль упругости — от чего он зависит

Бетонные арки. Фото

В первую очередь, упругость зависит от характеристик наполнителя, к тому же, если отобразить такое влияние на графической схеме, то мы увидим прямолинейное возрастание.

Получается, что чем выше значение модуля, тем больше упругость раствора, где самые высокие показатели у тяжёлых бетонов, так как там используются очень плотные наполнители — щебень и гравий.

Также, на упругость влияет время заливки конструкции или её возраст, но показатели меняются в зависимости от первоначального модуля.

Но в среднем можно сказать, что бетон постоянно набирает крепость примерно в течение 50 лет! Примечательно, что все эти показатели не изменяются под воздействием температуры до 230⁰C, следовательно, вред бетону может быть нанесён только очень сильным пожаром.

Автоклавная обработка

Влияет на показатели процесс затвердевания раствора, который может происходить при термической обработке открытым способом, через автоклав или естественным образом.

Для определения продолжительности возможной нагрузки вы берёте начальный модуль (из таблицы) и умножаете его на коэффициент, который равен 0,85.

для лёгких, мелкозернистых и тяжёлых бетонов и 0,7 для  поризованных.

Приготовление бетона своими руками при строительстве дома

Модуль деформаций бетона

Начальный модуль упругости бетона при сжатии соответствует лишь упругим деформациям, возникающим при мгновенном загружении или при напряжениях . Он определяется в соот­ветствии с законом Гука как тангенс угла наклона прямой упругих деформаций к оси абсцисс (рис. 1.11), т.е.

где р = 1 МПа — масштабно-размерный коэффициент.

Обычно определяется из специальных опытов на призмах при низком уровне напряжений (), когда бетон можно рассматривать как упругий материал.

При действии на бетон нагрузки, при которой , хотя бы в течение нескольких минут, в связи с развитием пластических деформаций (включая ползучесть) модуль полных деформаций бе­тона становится величиной переменной.

Для расчёта железобетонных конструкций пользуются сред­ним модулем деформаций или модулем упругопластичности бетона, представляющим собой тангенс угла наклона секущей, проведённой через начало координат и точку на кривой с заданным на­пряжением, к оси абсцисс, т.е.

Начальный модуль упругости бетона при растяжении по аб­солютной величине принимается равным , то есть , а

где vt = 0,15 — значение коэффициента упругопластичности бетона при растяжении в момент, предшествующий разрушению.

Значения модуля сдвига бетона G принимают по установленной в теории упругости зависимости

Подставив в неё начальный коэффициент поперечной деформации бетона ν=0,2, получим .

ЛЕКЦИЯ 3

Арматура для железобетонных конструкций

1. Назначение арматуры и требования к ней

2. Виды арматуры

3. Физико-механические свойства арматурных сталей

4. Классификация арматуры по основным характери­стикам. Сортамент арматуры

5. Сварные арматурные изделия

6. Соединения арматуры

1. Назначение арматуры и требования к ней

Под арматурой понимают отдельные стержни или целые каркасы, которые располагаются в массе бетона в соответствии со статиче­ской схемой работы конструкции.

Арматура в железобетонных конструкциях используется пре­имущественно для восприятия растягивающих усилий. Но иногда арматуру применяют и для усиления сжатого бетона (например, в колоннах), а также для восприятия температурных и усадочных на­пряжений.

Арматура для железобетонных конструкций должна удовлетво­рять следующим требованиям:

под нагрузкой надёжно работать совместно с бетоном (за счёт сцепления) на всех стадиях службы конструкции;

использоваться до предела текучести или предела прочности при исчерпании конструкцией несущей способности.

2. Виды арматуры

Многообразие видов железобетонных конструкций определяет необ­ходимость применения широкой номенклатуры арматурных сталей.

Для изготовления арматуры используют конструкционные стали обычно с содержанием углерода не более 0,65%, так как стали с более высоким содержанием углерода плохо свариваются.

Арматура классифицируется по функциональному назначению и способу изготовления по четырём признакам.

1. По технологии изготовления арматуру делят на: стержневую го­рячекатаную, термомеханически упрочненную и механически упрочненную в холодном состоянии (холоднодеформированную).

2. По форме наружной поверхности арматура бывает гладкая и пе­риодического профиля.

3. По способу применения: арматура, которую укладывают в кон­струкцию без предварительного напряжения, называется ненапрягаемой, арматура, которую при изготовлении конструкции предва­рительно натягивают — напрягаемой.

4. Арматура, устанавливаемая в железобетонных конструкциях по расчёту, называется рабочей. Площадь её поперечного сечения опре­деляется расчётом элементов конструкций на различные нагрузки и воздействия. Её главное назначение — восприятие растягивающих усилий в сечениях. Поэтому она располагается в растянутой зоне вдоль линии действия этих усилий, т. е. перпендикулярно к воз­можному направлению трещин.

Арматура, устанавливаемая по конструктивным или технологи­ческим соображениям, называется монтажной или распределитель­ной (в плитах). Она обеспечивает проектное положение рабочей ар­матуры в конструкции и более равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями рабочей арматуры. Кроме того, мон­тажная арматура может воспринимать обычно не учитываемые рас­чётом усилия от усадки бетона, изменения температуры конструк­ции и т. п. Она может также выполнять роль рабочей при транспор­тировании и монтаже конструкции.