Расчет увеличения прочности бетона во времени

Если давить чем-нибудь тяжелым на бетон сверху вниз, то в каком направлении будут возникать трещины разрушающие бетон? Чтобы ответить на этот вопрос представим себе, как будет деформироваться воздушный шарик, когда мы его начнем сжимать. Очевидно, что размеры шарика в поперечном направлении будут увеличиваться – за счет действия сил давления. Точно такая же картина распределения сил будет и при сжатии бетона – внутри развиваются колоссальные поперечные силы, которые достигнув некоторого предела, разрывают бетон на части.

Однако, что интересно – если мы сравним прочность бетона, скажем, через семь дней после начала твердения и после тридцати дней, то обнаружим, что предельные силы, при которых бетон начинает разрушаться, сильно между собой отличаются. Т.е. прочность бетона с течением времени увеличивается! Возникает, естественно, вопрос – и как долго и насколько сильно будет изменяться прочность? Достигает ли она максимума, а потом начинает спадать? А главное ‑ если мы имеем меняющуюся со временем прочность, то как тогда зависят и другие свойства бетона? Что если его объем с течением времени уменьшается – ведь мы тем самым придем к весьма грустным и печальным последствиям…

Но не страшен черт так, как его малюют. Исследования показали, что основные свойства бетона на портландцементе достигают своих проектных значений уже на 28-е сутки (на практике, даже раньше). При этом существуют способы, ускоряющие этот процесс без изменения качеств бетона (пропаривание). Зависимость прочности от времени при этом имеет логарифмический характер:

Rn = R28 lg n/lg 28, (1)

            где R28 – прочность бетона на 28-е сутки, n – количество суток. График зависимости прочности бетона от количества суток показан на рис. 1

Рисунок зависимости

График нарастания прочности бетона

Рассчитаем для примера, какую прочность будет иметь бетон через 7, 90 и 365 (1 год) суток, если на 28-е сутки его прочность равна 300 кгс/см2. Для расчета воспользуемся формулой (1):

R7 = R28 lg7/lg28 = 175 кгс/см2,

R90 = R28 lg90/lg28 = 405 кгс/см2,

R365 = R28 lg365/lg28 = 533 кгс/см2.

Таким образом, мы видим, что через год, мы получим прочность, почти в 2 раза больше той, которую мы имели в 28-суточном возрасте. Этот факт можно использовать для того, чтобы получить дополнительную экономию цемента.

Более общая формула для расчета прочности бетона во времени (нормальные условия твердения) имеет вид:

Rn = Rц(a+b lg(n))(Ц/В‑0,5), при Ц/В <2,5, (2)

где n – количество суток, a,b – некоторые постоянные, определяемые опытным путем для каждого вида цемента и заполнителей. Например, для портландцемента с активностью Rц = 350 кгс/см2 с использованием щебня и В/Ц = 0,67 было установлено, что a=0,22; b=0,3. Вычислим для примера по этой формуле значения прочности бетона на 7, 28 и 90-е сутки. Подставив данные значения в формулу (2), получим следующий результат:

Rn = 350 (0,22+0,3 lg n)

R7 = 166 кгс/см2,

R28 = 229 кгс/см2,

R90 = 282 кгс/см2.

Из формулы (2) можно также получить формулу для расчета прочности в зависимости от Ц/В:

R28 = 0,65·Rц·(Ц/В – 0,5),

что соответствует уже неоднократно используемому соотношению в других статьях. Отметим, что в данном случае мы получили для заполнителей, что коэффициент качества соответствует качественным заполнителям.

Комментарии закрыты.