Легким заполнителем бетона не является: Заполнители легкого бетона

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

Легкий заполнитель — обзор

Что такое легкий заполненный бетон и его применение?

Легкий заполнитель представляет собой крупнозернистый заполнитель, который используется в производстве легких бетонных изделий, таких как бетонные блоки, конструкционный бетон и дорожное покрытие.

Легкий заполнитель , используемый в бетоне, может иметь кубическую, округлую, угловую или любую другую форму.Форма и текстура могут напрямую влиять на его удобоукладываемость. Уровень прочности на сжатие, который требуется в строительной отрасли для расчета прочности монолитного, сборного железобетона или предварительно напряженного бетона, составляет 3000-5000 фунтов на квадратный дюйм. Это то, что легко может быть достигнуто с использованием легкого заполнителя бетона . Плотность легких бетонов зависит от пропорции смеси, содержания воздуха, водопотребности, плотности и влажности легкого заполнителя.Конструкционная плотность бетона легко достигается с помощью легкого бетона на заполнителях . Также известно, что легкий бетон поглощает очень мало воды и может сохранять низкую плотность. Известно, что он равен или ниже, чем у обычного бетона. Также он имеет высокую степень насыщенности. Бетон из легкого заполнителя, конструкционные плиты из легкого бетона, стены и балки считаются более огнестойкими, чем другие типы бетона.

Применение легкого заполнителя бетона

1. Применяется для стяжки и утолщения.Когда пол или крыша требуют утолщения или гладкости, это можно легко использовать для этого.
2. Может использоваться для стяжки и стен, где брус будет крепиться гвоздями.
3. Бетон из легких заполнителей может использоваться для литья конструкционной стали для защиты от огня и коррозии. Это также может помочь в решении архитектурных задач.
4. Может использоваться для теплоизоляции крыш.
5. Может использоваться для изоляции водопроводных труб.
6. Бетон на легком заполнителе можно использовать для возведения перегородок и панельных стен в каркасных конструкциях.
7. Может использоваться для создания общей изоляции стен.
8. Также используется для обработки внешних стен небольших домов.
9. Может применяться для железобетона.

Это многочисленные варианты использования легкого бетона на заполнителе , и вот некоторые из различий между обычным бетоном и бетоном на легком заполнителе .

1. Он весит меньше, чем обычный бетон, поскольку обычный бетон весит 130–150 на кубический фут, тогда как вес легкого бетона на заполнителе составляет 20–115 фунтов на кубический фут.
2. Прочность на сжатие составляет 7000+ фунтов на квадратный дюйм, тогда как у обычного бетона прочность на сжатие составляет 8000 фунтов на квадратный дюйм.
3. Легкий бетон из заполнителя имеет рейтинг огнестойкости 4 часа для 4,5-дюймовых плит, тогда как обычный бетон имеет рейтинг 3 часа для 6-дюймовых плит.

Бетон из легких заполнителей доступен в Индии, и рынок, похоже, растет быстрыми темпами. Спрос на легкий бетон из заполнителя стремительно растет благодаря его различным свойствам и преимуществам. Польза этих продуктов теперь известна людям, и строительные компании предпочитают использовать их, чтобы обеспечить лучшее качество работы и безопасность. Его основным преимуществом является то, что он экологичен и может использоваться повторно сколько угодно раз.Он сейсмостойкий, устойчивый к насекомым, звукоизоляция, теплоизоляция и многое другое.

Rivashaa Eco Design Solutions предлагает все виды инновационных экологичных архитектурных и строительных решений. У них есть множество строительных изделий из заполнителя глины и легкого заполнителя, которые помогают создать безопасный и экологичный дом или здание. Бетон из легкого заполнителя — это то, что следует выбирать, чтобы иметь безопасную среду и безопасный дом. Его преимущества нельзя игнорировать, и он многоразовый, что делает его лучшим вариантом для строительных целей.

A Экономичный легкий бетонный заполнитель · Dicalite Management Group

Найдите Дикаперла в World of Concrete 2020

На этой неделе мы на конференции World of Concrete в Лас-Вегасе. Для нас в Dicaperl это захватывающее событие, потому что мы встречаемся и обучаем более 60 000 профессионалов со всего мира, представляющих все области строительной индустрии. Здесь мы представляем микросферы перлита в качестве заполнителя легкого бетона для использования в цементе и штукатурке.В честь этой конвенции мы подробно рассмотрим, почему и почему перлит является выгодным вариантом.

Перлит для цементных композитов

Перлит — это минерал, образованный расплавленной горной породой, также известный как вулканическое стекло. Это лучший выбор для цементных композитов по многим причинам:

• Уменьшает вес и усадку изделия
• Улучшает шлифуемость
• Улучшает реологию
• Не полый
• Адсорбирует воду на поверхности, но вода не проникает через сферу
• Инертность и нетоксичность
• Огнестойкость
• Контроль блеска и блеска
• Доступны различные размеры и насыпные плотности
• Не гниет и не разлагается

Характеристики перлитовой микросферы Дикаперла

• Насыпная плотность: 0.От 85 до 0,15 г / см3
• Противопожарная защита: До четырех часов достигается при минимальном весе и толщине
• Вес: Стандартный мешок 110 л весит 32 фунта
• Размер частиц: От 500 до 44 мкм
• Прочность на раздавливание: От 500 до 2000 фунтов на квадратный дюйм; От 3 до 14 Н / мм2

Недавние исследования перлита как легкого заполнителя бетона

Факультет архитектурной инженерии Пенсильванского государственного университета недавно протестировал различные варианты бетонных заполнителей.Они сравнивали прочность на сжатие и реактивность щелочного кремнезема легких заполнителей, используемых в строительном растворе. В испытаниях использовали перлитные микросферы Дикаперла. Вот некоторые из их выводов:

• Микросферы перлита значительно снижают общий вес продукта.
• Это один из самых легких вариантов на рынке. (Самый легкий вариант — вспученный вермикулит, еще один наш минерал.)
• Количество перлитового заполнителя более 30% может иметь отрицательное влияние на механическую прочность.Использование его в составе смеси заполнителей, например песка, может значительно улучшить эти результаты.
• Перлит рекомендуется для применений, не связанных с конструкциями или несущими нагрузками.
• Он особенно полезен для теплоизоляции благодаря своей пористой микроструктуре.
• Реакция щелочно-кремнеземного перлита оставалась относительно стабильной с течением времени, в то время как уровни реактивного песка нормальной массы значительно увеличивались.

Перлитные микросферы для легких бетонных заполнителей

Цемент

Перлит может использоваться в цементе вместо песка.Как и песок, перлит HP 2035 предохраняет изделия от растрескивания, но он намного легче и белее, чем его аналог из песка.

Штукатурка

Stucco с 20% объема HP 2035 улучшает удобоукладываемость, а также улучшает покрытие и снижает затраты для производителя штукатурки.

Бетон

Для легкого бетона микросферы перлита используются для облицовки, легкой засыпки полов, дна бассейнов, подземных труб и воздуховодов, изоляции резервуаров и многого другого. Дополнение обеспечивает теплоизоляцию и снижение шума.Он даже обеспечивает монолитную изоляцию, является прочным, устойчивым к гниению и паразитам.

Строительные панели

Легкие строительные панели, созданные из перлита, помогают снизить передачу шума через стены, улучшить противопожарную защиту и снизить нагрузку на конструкции.

Примечание. Из-за своих изоляционных свойств перлитные цементные композиты не рекомендуются поверх панелей излучающего отопления.

Пластыри

Перлитовая штукатурка на цементной основе может использоваться при новых или реконструируемых работах, в качестве основного слоя для отделки штукатуркой, а также в качестве основы для керамической плитки или облицовки каменной кладкой.Перлитовая штукатурка, смешанная с гипсом, представляет собой идеальный базовый слой штукатурки для внутренних стен и потолков, а также для мембранной противопожарной защиты нижней стороны полов и конструкций кровли или конструкционных стальных элементов.

По сравнению с песчаной штукатуркой он весит до 60% меньше и обеспечивает в четыре раза большую теплоизоляцию.

Соединение

Шовные смеси, изготовленные на основе перлита, легкие, с ними легко работать. Перлит также улучшает адгезионные свойства и обеспечивает большую однородность.Улучшает общую окрашиваемость, а также адгезию шовной массы к поверхностям стеновых панелей.

Мы предлагаем силановые, силоксановые и цикло-силоксановые покрытия, которые улучшают однородность между окрашенной поверхностью шовной массы и окрашенной поверхностью бумажных покровных листов стеновой плиты.

Перлитовые микросферы Dicalite Management Group

Dicaperl доступны в диапазоне плотности, степени белизны и прочности, чтобы удовлетворить большинство требований к составу.Плотность колеблется от 4 фунтов. на кубический фут примерно до 15 фунтов. на кубический фут. Запатентованные микросферы покрытия оканчиваются кодами продуктов 10, 15 и 20.

Для производства этой специальной подгруппы перлитовых наполнителей требуются передовые технологии производства и классификации. Dicaperl — один из немногих производителей перлита в Северной Америке, производящий микросферы перлита для различных отраслей промышленности и областей применения, от строительства и строительных материалов до специализированных фармацевтических продуктов и продуктов здравоохранения.

Ищете другой минеральный раствор? Воспользуйтесь нашей базой данных для поиска продуктов, чтобы найти паспорта безопасности и дополнительную информацию обо всех наших предложениях по минералам. Вы даже можете искать по применению и минералу.

Найдите нас на выставке World of Concrete 2020

Зайдите на стенд № S13513 United Mineral and Chemical Corp, чтобы узнать больше о микросферах перлита. Мы представляем легкие цементные и лепные изделия.

Запросите бесплатный образец сегодня.

При выборе подходящего заполнителя для легкого бетона необходимо учитывать множество факторов.Вот почему мы хотели бы отправить вам образец наших перлитных микросфер. Проверьте их и убедитесь, что перлит может изменить. Позвоните нам сегодня по телефону 866-728-3303.

Магазин пемзы: легкий заполнитель для бетона

ПЕМЗА БЕТОН состоит из портландцемента, пемзы, пемзы, пемзы, порошка пемзы (пуццолана) и воды. По сравнению со стандартным бетоном, пемза обеспечивает снижение веса примерно на одну треть и в четыре раза больше r-значения. Дозирование, смешивание и укладка производятся аналогично стандартному бетону.(Загрузите нашу брошюру «Смешивание и укладка пемзы»). Пемза для бетона укладывается и обрабатывается с помощью типичного бетонного оборудования и инструментов и используется, за одним исключением, для тех же целей, что и песок и гравийный бетон. Это исключение: из-за вязкой природы пемзы и песка, пемза для бетона требует больше усилий и терпения, чтобы получить стандартную отделку поверхности, и по этой причине редко используется для обширных плоских работ. Но для ограниченных проектов плоских работ и всех приложений, где пемзовый бетон вибрируют в формы (например, сборные железобетонные изделия), он не представляет проблем с размещением, кроме стандартного бетона, и на самом деле дает несколько преимуществ.(Скачать проекты бетонных смесей из пемзы)

Бетон из пемзы обладает превосходной устойчивостью к суровым погодным условиям, таким как замерзание и таяние, и имеет коэффициент R примерно в четыре раза выше, чем у обычного песчано-гравийного бетона, что делает бетон из пемзы идеальным для более холодного климата и мест, которые испытывают резкие колебания погоды и температуры. Бетон из пемзы также звукопоглощающий, более эластичный, чем обычный бетон, и не раскалывается при прямом контакте с пламенем.

Пемза — это пористое вулканическое стекло естественного происхождения, разорванное пузырьками, заполненными воздухом, образованными в результате расширения захваченных газов, когда расплавленная лава выбрасывается в воздух и мгновенно охлаждается.Именно эта аморфная, наполненная ячейками природа каждого камня придает пемзе ее легкость и изоляционные свойства. Пемза также является инертным материалом и поэтому не вступает в реакцию с арматурной сталью или любым другим бетонным компонентом.

Для получения дополнительной информации о легком изоляционном бетоне на основе пемзы посетите наш веб-сайт «Пемза и бетон».

Реакция щелочного кремнезема (ASR)

Важно знать и понимать, что легкие заполнители реакционноспособны (высокое содержание кремнезема) и нуждаются в пуццолане для уменьшения ASR.Это одна из иронических истин науки о бетоне: если легкие заполнители (или любые типы заполнителей с высоким содержанием кремнезема) используются с портландцементом без смягчающих эффектов реактивного пуццолана, в бетоне неизбежно возникает неприятная проблема ASR — реакция между содержанием кремнезема в заполнитель и щелочь в гидратированном цементном тесте. В результате щелочно-кремнеземной реакции образуются экспансивные гели, которые вызывают своего рода медленный взрыв, растрескивание карты и, в конечном итоге, разрушение бетонных конструкций изнутри.Добавление высококачественного пуццолана — и вот в чем ирония — сделанного из той же пемзы, что и заполнитель, но измельченного до мелкого порошка, вызывает немедленную (вторичную) реакцию внутри гашеной известковой пасты, поглощая вредный гидроксид кальция (CH ), вызванные первичной цементирующей реакцией. Без этого CH нет топлива для включения ASR.

Узнайте больше о снижении ASR, загрузив этот технический документ: Плоская щелочно-кремнеземная реакция с цементом с добавкой пемзы.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ и ДОКУМЕНТЫ:

»Технические данные Информация: физические и химические свойства нашей пемзы

»Паспорт безопасности пемзы (PDF)

»Составы смесей для пемзобетона (PDF)

»Свойства наполнителя пемзы Гесса (PDF)

»Совет по смешиванию и укладке пемзы в бетон (PDF)

»Технический документ: Плоская щелочно-кремнеземная реакция с цементом с добавкой пемзы

»Сайт: Пемзобетон.com

»Веб-сайт: LimeStrong ™ Штукатурка

СМОТРИ ТАКЖЕ —

БЕТОН : ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ, СНИЖЕНИЕ ASR POZZOLAN

БЕТОН : БЕТОННЫЕ КАНОЕ КОМАНД

— Легкий бетон: развитие мягкой стали при растяжении, февраль 2014 г.

PDF-файлы можно просматривать с помощью Acrobat® Reader®

Этот документ представляет собой техническое резюме неопубликованного отчета Федерального управления автомобильных дорог « Легкий бетон: развитие мягкой стали при растяжении » (FHWA-HRT-14-029), доступного через Национальную службу технической информации, www.ntis.gov .

Номер доступа NTIS в отчете, представленном в данном техническом обзоре: PB2014-100627

Цель

Бетон с удельным весом между традиционным легкий бетон (LWC) и бетон нормального веса (NWC) не покрываются Американская ассоциация государственных служащих автомобильного транспорта (AASHTO) Технические условия на проектирование моста LRFD . ⁽¹⁾ Эта программа исследований включает в себя значительное количество испытаний прочности сцепления на этом тип бетона. Результаты этого исследовательского проекта включены в база данных, которая охватывает более широкий диапазон единиц веса, чтобы определить тенденции для LWC в зависимости от удельного веса. Новые выражения дизайна для Для LWC предложена рабочая длина низкоуглеродистой стали при растяжении, которая включает коэффициент модификации для LWC в зависимости от веса устройства.

Введение

Большая часть фундаментальной основы для нынешнего облегченного конкретные положения в AASHTO LRFD Bridge Design Specification — это основано на исследованиях LWC 1960-х годов.(См. Ссылки 1–5.) LWC, который был частью этого исследования, использовал традиционные смеси грубого заполнителя, мелкого заполнителя. заполнитель, портландцемент и вода. Широкое развитие бетона технологии за последние 50 лет привели к значительному прогрессу в бетонные механические характеристики и долговечность. Исследования за последние 30 лет лет, включая недавние исследования NCHRP по различным аспектам высокопрочных бетон, привел к пересмотру конструкции моста AASHTO LRFD Спецификации позволяют использовать преимущества высокопрочного NWC.Тем не мение, как описано Расселом, многие из расчетных уравнений в AASHTO LRFD Спецификации конструкции моста основаны на данных, которые не включают испытания Образцы LWC, особенно в отношении конструктивных элементов с сжимающей прочность более 6 тысяч фунтов на квадратный дюйм (41 МПа). ⁽⁶⁾

Федеральное управление шоссейных дорог (FHWA) на Исследовательский центр шоссе Тернер-Фэйрбанк (TFHRC) выполнил исследовательскую программу исследование характеристик LWC с бетоном прочности на сжатие в диапазон от 6 до 10 фунтов на квадратный дюйм (от 41 до 69 МПа) и равновесная плотность от 0.125 к 0,135 тыс. Куб. Футов (от 2000 до 2160 кг / м ³ ). В программе исследования использовались LWC с три разных легких агрегата, которые должны быть репрезентативными из тех, что доступны в Северной Америке. В программу включены тесты от 27 сборные / предварительно напряженные фермы из LWC для изучения вопросов, включая длину перемещения и длина развития прядей предварительного напряжения, зависящие от времени потери предварительного напряжения, и прочность на сдвиг LWC. Развертка и длина стыка низкоуглеродистой стали арматура, используемая в балках и настилах, сделанных из LWC, также была исследована. с использованием 40 железобетонных (ЖБ) балок.Хотя большая часть исследовательской программы была сосредоточена на о поведении конструкции, он также включал компонент характеристики материала где прочность на сжатие, модуль упругости и разрывное растяжение прочность бетонных смесей, использованных в программе структурных испытаний, составляла оценен. Одним из ключевых результатов исследовательской программы является рекомендация изменений в Спецификации конструкции моста AASHTO LRFD , относящиеся к LWC.

В этом документе обобщены результаты испытаний прочности сцепления. ведется на ж / б балках.Прочность сцепления LWC, испытанная в этом исследовании, составляет включены в базу данных тестов на LWC и NWC, собранную из тестовых результаты доступны в литературе. В этом документе также содержится краткое описание базы данных. и анализ базы данных. Выражения дизайна в ACI 318-11 и ACI Отчет Комитета 408 сравнивается с базой данных. ^(7,8) Возможные изменения в AASHTO LRFD Спецификации конструкции моста , относящиеся к рабочей длине из низкоуглеродистой стали в напряжении.

Испытания соединительной балки LWC, проведенные в TFHRC

Дизайн смеси LWC

Институт расширенного сланца, глины и сланца (ESCSI) помогал FHWA в получении смесей LWC, которые использовались в производстве. Один из Критерием этого исследовательского проекта было использование легких совокупных источников. которые были географически распределены по США. Дополнительный критерии отбора включали смеси с большим процентом грубого помола. заполнитель как легкий крупный заполнитель, смешивается с использованием природного песка в качестве мелкого агрегат и смешивается с целевой равновесной плотностью от 0.125 и 0,135 тыс. куб. футов (2000 и 2160 кг / м ³ ). Плотность бетона должна быть в диапазон плотностей, который в настоящее время не покрывается мостом AASHTO LRFD Bridge Технические условия . ⁽¹⁾

Было выбрано три дизайна смеси с расчетным сжатием прочность больше или равна
6,0 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (41,4 МПа) для представления бетона, который может использоваться для мостовых балок. Была выбрана другая конструкция смеси, у которой расчетная прочность на сжатие была меньше. чем 6.0 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (41,4 МПа) для представления бетона, который может быть использован для моста палуба. Выбранные варианты смесей показаны в таблице 1. В каждом из них используется частичное замена крупного заполнителя на легкий заполнитель для достижения их уменьшенная масса агрегата. Легкими заполнителями в смесях были гайдит, расширенный сланец из Огайо, сталита, расширенный сланец из Северной Каролины и Утелит, расширенный сланец из Юты. Нормальный по массе крупнозернистый заполнитель был № 67 Гранит Новой Шотландии.В качестве мелкого заполнителя использовался природный речной песок. Тип III портландцемент использовался для получения высокой начальной прочности, как правило, требуется в высокопрочных сборных фермах. Добавки включали редуктор воды, воздухововлекающий элемент и водовыпускной механизм высокого диапазона.

Таблица 1. Избранные конструкции бетонных смесей.

— Указывает, что значение не было записано.

1,0 тысяч фунтов / кв. Дюйм = 6,89 МПа
0,001 тыс. Куб. Футов = 16,01 кг / м ³

Экспериментальная программа

Экспериментальная программа состояла из испытаний до отказа 40 стыковые образцы балок. Ключевые параметры испытаний включают легкий агрегат, размер стержня (# 4, # 6, # 8 и # 11), длина стыка (короткое по сравнению с длинным ℓ _с / d _b соотношение) и наличие поперечной арматуры (в виде хомутов). Двенадцать стыковых балок дизайны были разработаны для оценки влияния ключевых параметров.Набор из Было отлито 12 стыковых балок для каждой из трех разных бетонных смесей. предназначен для представления типовых LWC для балок. В таблице 2 приведена номинальная балка. размеры, размер арматуры и длина стыка для 12 различных образцы из балочных бетонных смесей. Четыре дополнительных образца сращиваемой балки были разработаны для бетонной смеси, которая представляет собой типичный LWC для мостов. колода приложений. Номинальные размеры балки и детали арматуры для образцы с использованием бетонной смеси для настила приведены в таблице 3.

Стол 2. Номинальные размеры стыковых балок — балочные бетонные смеси.

† Бар # 3 на 8-дюймовом (203.2 мм).

1,0 дюйм = 25,4 мм

Таблица 3. Номинальные размеры стыковой балки — бетонная смесь настила.

1.0 дюймов = 25,4 мм

Соединительные балки имели три смежных литых снизу соединения. В образцы были перевернуты перед испытанием так, чтобы стыки находились наверху. лицо, а затем просто поддерживаются консольными концами. Равные нагрузки были применяется на каждом конце, что приводит к образованию области постоянного момента между опорами. На консольных концах были помещены стремена для предотвращения разрушения при сдвиге. 18 балки имели стремена, расположенные вдоль стыка. Эскиз стыковочных балок показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Иллюстрация. Размеры образца сращиваемой балки.

Свойства материала

Балки изготовлены на заводе ЖБИ в г. Мобильный, AL. Производителя попросили изготовить бетон в соответствии с предписаниями. смешивает, не пытаясь настроить их на силу цели или удельный вес. Этот был предназначен для исключения вариаций от партии к партии в качестве переменной в исследовании. В легкие заполнители хранились на заводе в трех штабелях и поливались водой. непрерывно используя дождеватель на каждой куче.

Испытания на сжатие проводились на 4х8 дюймов (102х203 мм) цилиндры. Непрямая прочность на растяжение была измерена на 4х8 дюймов (102х203 мм) цилиндров с использованием испытания на растяжение при раскалывании. Измерения плотности проводились для определить воздушно-сухую плотность цилиндров, используемых для испытаний на сжатие. В среднем прочность на сжатие, прочность на разрыв и удельный вес воздушной сушки для каждая бетонная смесь приведена в таблице 4.

Стол 4. Средние свойства бетона по результатам испытаний на цилиндрах размером 4 на 8 дюймов (102 на 203 мм).

— Указывает, что значение не было записано.

1,0 тысяч фунтов / кв. Дюйм = 6,89 МПа
0,001 тыс. Куб. Футов = 16,01 кг / м ³

Арматурные стержни были ASTM A615, Grade 60. ⁽⁹⁾ Механические свойства были испытаны при перемещении контроль в испытательной машине 100 тысяч фунтов (445 кН). Деформация измерялась 8-дюймовым (203-мм) экстензометр. Предел текучести был определен с использованием смещения 0,2%. метод. Средний предел текучести и предел прочности двух стержней в каждый протестированный размер приведен в таблице 5.

Таблица 5. Свойства арматурного стержня.

^† Рассчитано с использованием метода смещения 0,2%.

^‡ За пределами емкость испытательной машины.

1,0 дюйм = 25,4 мм
1,0 тыс. Фунтов / кв. Дюйм = 6,89 МПа

Процедура испытания соединительной балки

Соединительные балки были перевернуты так, чтобы соединяемые стержни были на верхней грани во время тестирования.Нагрузка прикладывалась к верхней грани на каждом консольный конец с помощью гидравлического домкрата на 120 фунтов (534 кН). Нагрузка на каждый конец был измерен с помощью тензодатчика 100 тысяч фунтов (445 кН). Балки были поддерживается роликами диаметром 6 дюймов (152 мм), расположенными в 4 футах (1,220 м) от приложенные нагрузки.

Измерения смещения проводились с использованием двух струн. потенциометры на каждом конце и два линейно-регулируемых дифференциальных трансформатора (LVDT) в середине пролета, как показано на рисунке 2. Напряжение в сращиваемом арматурном стержне составляло измеряется с помощью двух электронных тензорезисторов, по одному с каждой стороны стык примерно в 6 дюймах (150 мм) от опор (за пределами сращивание), как показано на рисунке 1.Также измерялась деформация стремена, с одним тензодатчиком на стремени около середины стыка и одним на стремянка рядом с внешней стороной стыка.

Поперечное сечение каждой стыковой балки измерялось на каждом конце стыка внахлест. перед началом теста. После завершения теста замеры верхней крышка и боковая крышка были сделаны из кусков бетона, отколовшегося от образец во время испытания.

Рисунок 2.Фото. Испытательная установка сращивания балок.

Результаты испытаний

Первая трещина при изгибе обычно возникала на одном конце сращивание. Дополнительные трещины изгиба, образовавшиеся над опорой до первого трещина изгиба открылась по длине стыка. Первое расщепление трещины открылись непосредственно над соединенными стержнями на концах соединения, как показано на рисунке 3. Зеленая и синяя линии показывают примерное расположение концы стыка и хомуты соответственно.Черные линии в на фотографии показаны трещины, перпендикулярные направлению арматурного стержня, и Предполагается, что это трещины изгиба. Красные линии параллельны или наклонены к арматурного стержня и предполагалось, что это трещины раскола. По мере увеличения нагрузки новые трещины раскола открылись ближе к середине стыка. Возле разрушения, наблюдалась высокая плотность трещин раскола у концов стержни и несколько трещин раскола, если таковые имеются, в средней половине стыка.В элементов без поперечной арматуры (хомутов), отказ был внезапным и хрупкий.

У образцов со стременами прогрессирование раскола трещины к середине стыка задерживались на каждом стремени. Как была увеличена нагрузка, ближе к середине образовывались дополнительные трещины раскола. стыка, но снова будет ограничен следующим хомутом. На рис.4 показана область притертых стержней после разрушения образца с стремена.

Разрушение при растяжении при раскалывании произошло в 36 испытаниях стыковочных балок. Произошла податливость сращенных стержней. в 4 из 22 образцов без поперечного армирования и во всех, кроме 2, из 18 экземпляров со стременами. Разрушение при сжатии при изгибе произошло в четырех образцы после значительной текучести сращиваемой арматуры. Подробно результаты испытаний соединительной балки, включая напряжение стержня при разрушении, составляют включены в полный отчет, охватывающий эту программу испытаний. ⁽⁹⁾

Рисунок 3. Фото. Первые трещины раскола в стыковой балке со смесью HG и стременами
(показаны верхняя поверхность и сторона балки).

Рисунок 4. Фото. Растрескивание в стыке балка со смесью HG и хомуты после отказа
(показана верхняя поверхность балки).

Сводка экспериментальных результатов

Напряжения стержня при разрушении сравнивались с выражениями на основе расчетных выражений для развернутой длины арматурного стержня.Значение Отношение теста к прогнозу для всех образцов было 0,94 для AASHTO LRFD. Спецификации конструкции моста выражение, 1.18 для ACI 318-11 выражение и 1,15 для выражения ACI 408‑03. ^(1,7,8) Это указывает на то, что напряжения в стержнях были немного завышены по шкале AASHTO LRFD Bridge Design Specification выражение, и немного занижено выражением ACI 318-11 и выражением ACI 408-03. Эти прогнозы напряжения стержня не включают модифицирующий коэффициент для LWC или безопасности факторы, применяемые при проектировании стыков.Выражения дизайна показали уменьшение отношения теста к предсказанию с увеличением сжатия сила, и равномерные отношения теста к предсказанию с увеличением расщепления предел прочности.

TFHRC LWC БАЗА ДАННЫХ

Был проведен тщательный обзор литературы, чтобы найти опубликованные журнальные статьи, доклады конференций, технические отчеты и университет диссертации, которые включали тесты, анализ или обсуждения LWC. Более 500 ссылки были найдены в литературе, где упоминается LWC.Эти ссылки были рассмотрены на предмет данных испытаний, которые измеряли развитие низкоуглеродистой стали в напряжении. Тесты, включенные в базу данных, ограничивались данными с конца балки. образцы, образцы сращивания балок, образцы балок растяжения и образцы балки образцы. В базу данных были включены только тестовые данные из опубликованных отчетов.

База данных по разработке мягкой стали TFHRC состоит из данных из 474 тестов на LWC и NWC. Подробнее о тестах в базе а полный список ссылок на базу данных включен в соответствующий отчет. ⁽¹⁰⁾

Предлагаемые выражения для бара Напряжение на основе ACI 318-11 и пересмотренного ACI 408-03

Отношение теста к прогнозу — это отношение напряжения стержня. при отказе ( f _s ) до прогнозируемого напряжения стержня, определенного с использованием дизайнерское выражение. Небольшое изменение было внесено в выражение ACI 408-03 в подход, используемый для включения коэффициента модификации LWC. Таблица 6 показывает, что выражение ACI 318‑11 давало более высокие отношения теста к прогнозу, чем пересмотренное выражение ACI 408-03 независимо от наличия стремена.В разброс в отношениях теста к предсказанию для выражения ACI 318-11, как Указанный COV, очень высокий (50 процентов) для образцов без стремена. Для тех же образцов пересмотренный ACI 408-03 все еще был высоким (31 процент), но разброс все еще был меньше, чем у выражения ACI 318-11.

Отношение теста к предсказанию для выражения ACI 318-11 составляет показано в сравнении с соотношением ℓ _s / d _b на рисунке 5 для образцов без хомутов и на рисунке 6 для образцов с хомутами.На рисунках 7 и 8 показаны отношения теста к прогнозу для пересмотренного ACI. 408-03. Линии линейной регрессии наименьших квадратов показаны для каждого бетона. тип смеси. Количество экземпляров в каждой группе указано в скобках. после метки группы. Также линии регрессии показаны для всех образцов с стремена («Все N») и все образцы без стремена («Все T»). Регресс линии на рисунках 5 и 6 показывают, что отношения теста к предсказанию определенные с использованием выражения ACI 318‑11, намного больше 1.0 (т. е. заниженная оценка напряжения стержня) для коротких участков стыка и соотношений становятся меньше по мере увеличения длины стыка. На рисунках 7 и 8 показаны линии регрессии для соотношений между тестами и прогнозами, определенных с помощью пересмотренного ACI. 408-03 выражение. Линия регрессии для образцов без хомутов: немного больше 1,0 и почти не имеет наклона. Это указывает на то, что прогноз, данный ACI 408-03, дает последовательный результат, который немного занижает напряжение стержня в диапазоне протестированных длин стыков.

Таблица 6. От теста к предсказанию соотношение напряжения стержня с использованием ACI 318-11 и пересмотренного ACI 408-03.

^† Количество образцов указано в скобках.

Рисунок 5. График. Отношение результатов стресс-теста к прогнозируемой длине стыка для ACI 318‑11 выражение для образцов без стремена.

Рисунок 6. График. Отношение результатов стресс-теста к прогнозируемому результату по сравнению с длиной стыка для Выражение ACI 318‑11 для образцов со стременами.

Рисунок 7. График. Отношение результатов стресс-теста к прогнозируемой длине стыка по сравнению с измененной ACI Выражение 408-03 для образцов без хомутов.

Рисунок 8. График. Отношение результатов стресс-теста к прогнозируемому результату по сравнению с длиной стыка для пересмотренное выражение ACI 408-03 для образцов со стременами.

Предварительные рекомендации для моста AASHTO LRFD Технические условия на дизайн

Набор предварительно рекомендованных изменений в AASHTO Спецификации конструкции моста LRFD были разработаны в рамках этого исследования. В первые два рекомендуемых изменения относительно определения LWC и введение коэффициента модификации LWC (λ-фактора) ранее описаны в соответствующем документе, касающемся механических свойств LWC и представлены снова для ясности. ^(11,12) Дополнительные рекомендуемые изменения в мосту AASHTO LRFD Технические характеристики основаны на анализе, описанном в этом документе. Эти дополнительные рекомендации основаны на двух предыдущих рекомендациях.

Анализ базы данных TFHRC включал оценку расчетные выражения для длины застройки, приведенные в строительных нормах ACI 318-11, и выражение в отчете Комитета 408 ACI (ACI 408-03). ^(7,8) Дополнительное выражение, основанное на пересмотр выражения в отчете ACI Committee 408 был оценен.Этот В разделе представлены рекомендуемые изменения конструкции моста AASHTO LRFD Спецификации основаны на пересмотренном выражении ACI 408.

Подкомитет AASHTO по мостам и сооружениям (SCOBS) Технический комитет 10 (Т-10) в настоящее время рассматривает изменение конструкции. выражение для рабочей длины из низкоуглеродистой стали в мосту AASHTO LRFD Технические условия . Это изменение основано на выражении дизайна в ACI 318-11 строительных норм, рекомендованных NCHRP Project 12-60. ⁽¹³⁾ Расчетное выражение на основе ACI 318-11 также будет представлены здесь в качестве альтернативной рекомендации.

Проектные выражения для длины разработки включают рекомендовано новое выражение для λ-фактора. Λ-фактор не основан на пропорции составляющих материалов и включают тесты по типам смесей конструкции, которые явно не разрешены действующей редакцией AASHTO Технические условия на проектирование моста LRFD . ⁽¹⁾ Эти типы смесей включают LWC заданной плотности (обычно смесь легких и крупнозернистый заполнитель нормального веса) и перевернутые смеси (крупнозернистый и легкий мелкий заполнитель).Рекомендуемое новое выражение для λ-фактора: вместо этого на основе удельного веса и прочности на разрыв и, как следствие, определения песчано-легкого бетона и легкого бетона не будут дольше быть нужно.

Предлагаемое определение для LWC

определение LWC в Статье 5.2 Спецификаций проектирования моста AASHTO LRFD ограничивает удельный вес для LWC до 0,120 тыс. куб. футов (1,920 кг / м ³ ) и включает определения для легкого песка и легкого бетона.В предложенное определение LWC расширяет диапазон единиц веса и исключает определения терминов, относящихся к составляющим материалам LWC. В Предлагаемое определение LWC выглядит следующим образом:

Легкий Бетон — Бетон, содержащий легкий заполнитель и имеющий равновесие. плотность не более 0,135 тыс. куб. футов (2160 кг / м ³ ), как определено ASTM C567. ⁽¹⁴⁾

Предлагаемое выражение для модификации LWC Фактор

Концепция включения коэффициента модификации для LWC в выражения для прогнозирования номинального сопротивления включены во многие статьи Технические характеристики моста AASHTO LRFD .Однако единый унифицированный выражение или коэффициент модификации LWC не указан. В этом разделе предлагается новый термин, λ-фактор, для количественной оценки модификации в номинальном сопротивлении, которое может быть включено в любое выражение для номинального сопротивление. Λ-фактор относится к материалу свойства структурных LWC, так что новая статья для определения λ-фактора могла находиться в статье 5.4.2 «Бетон нормального веса и конструкционный легкий бетон». Λ-фактор будет называться статьей 5.4.2.8 в настоящем документе. Предлагаемый текст для коэффициента λ выглядит следующим образом:

При использовании легкого заполнителя бетона LWC коэффициент модификации λ должен определяться с использованием уравнение на рисунке 9, где указано f _ct .

Рисунок 9. Уравнение. Выражение для λ-фактор с указанием f _ct .

Если f _ct не указано, определяется λ. используя уравнение на рисунке 10.

Рисунок 10. Уравнение. Выражение для λ-фактора с f _ct не указано.

Где:

λ = модификация LWC фактор.

f _ct = Прочность на растяжение при раскалывании бетона в тыс. Фунтов на квадратный дюйм.

f ‘ _c = Прочность на сжатие в тыс. Фунтов на квадратный дюйм.

w _c = Вес бетонной единицы в тыс. Куб. Футов.

Предлагаемое выражение для разработки Длина

Определение развертки низкоуглеродистой стали в напряжение состоит из оценки выражения, которое включает факторы модификации которые либо увеличивают, либо уменьшают длину развития.В отличие от дизайна выражение в AASHTO LRFD Bridge Design Specification , факторы: не отделено от выражения для базовой длины развития натяжения.

Предлагаемое расчетное выражение для длины развертки выглядит следующим образом: следует:

Длина развития натяжения, ℓ _d ,, в дюймах не должно быть меньше:

Рисунок 11. Уравнение. Предлагаемое выражение для ℓ _d .

Где:
λ _cc = коэффициент покрытия бетона.
λ _rl = коэффициент размещения арматуры.
λ _cf = коэффициент покрытия.
λ _rc = коэффициент ограничения арматуры.
λ _er = коэффициент избыточного удержания.
λ = Предлагаемый коэффициент модификации LWC.

T Модификации, указанные для λ _rl , λ _cf и λ _er
Коэффициенты указаны в статьях 5.11.2.1.2 и 5.11.2.1.3 AASHTO LRFD Bridge Design Specification .В коэффициент покрытия бетона (λ _cc ) и коэффициент удержания арматуры (λ _rc ) новые факторы модификации. Фактор покрытия бетона и удерживающая арматура фактор может уменьшить продолжительность развития. Предлагаемые выражения имеют вид следует:

длина развертки на растяжение, ℓ _d , изменен факторами, указанными в Статье 5.11.2.1.2, может быть изменен следующие факторы, где:

Для накрыть до ближайшей бетонной поверхности, не равной боковой крышке, или половина расстояния между центрами стержней, λ _или может принять как:

Рисунок 12.Уравнение. Выражение для λ _cc .

в котором:

c _макс = Большее из c _c и c _s .

c _мин = Меньшее из c _c и c _s .

c _s = Меньшее из c _{, поэтому} и c _si + 0,25 дюйма.

Где:

в _в = Накрыть до ближайшей бетонной поверхности.

c _так = Боковая прозрачная крышка.

c _si = половина свободного расстояния бары.

значение фактора удержания λ _rc для развиваемая арматура рассматриваемой длины удовлетворяет следующие:

Рисунок 13. Уравнение. Выражение для λ _rc .

в котором:

К _tr = 16 т _r т _d A _tr √ f ’ _c / ( sn ).

т _р = 9,6 R _r + 0,28 ≤ 1,72.

т _d = 0,78 d _b + 0,22.

Где:

К _tr = Индекс поперечного армирования.

в _б = Меньшее из расстояний от центра стержня или проволоки до ближайшая бетонная поверхность и половина расстояния между центрами стержней или разворачивающиеся провода (дюйм).

A _tr = Общая площадь поперечного сечения всей поперечной арматуры в пределах расстояния s который пересекает потенциальную плоскость расщепления через подкрепление, являющееся сращенные или проявленные (дюйм ² ).

с = Максимум межцентровое расстояние хомутов _d (дюйм).

n = Число стержней или проводов, сращиваемых или развернутых вдоль плоскости потенциала расщепление.

R _r = относительная площадь ребра арматуры. Для обычной арматуры t _r можно принять равным 1,0.

Напряжение стержня образцов в базе данных TFHRC без хомутов показан на рисунке 14. Прогноз, даваемый предложенным выражением на основе ACI 408-03 для бетона с прочностью на сжатие 5 тыс. фунтов / кв. дюйм (34 МПа) и 9 фунтов на квадратный дюйм (62 МПа) показано на рисунке. Значение прочность на сжатие легкого бетона, легкого песка бетон, а образцы NWC в базе данных ACI Committee 408 составляют 5 тысяч фунтов на квадратный дюйм (34 МПа).Средняя прочность на сжатие бетона заданной плотности а образцы NWC, найденные в литературе, составляют 9 тысяч фунтов на квадратный дюйм (62 МПа). Прогноз для бетона 5 тыс. фунтов / кв. дюйм (34 МПа) и λ-фактора 0,75 показано на фигура. Заштрихованная область указывает диапазон возможного прогнозируемого напряжения стержня. для бетона 5 тыс. фунтов / кв. дюйм (34 МПа) с коэффициентом модификации для LWC варьируется от 1,00 до 0,75. Обратите внимание, что почти вся линия регрессии из LWC точки экспериментальных данных находятся внутри заштрихованной области, что указывает на возможный диапазон прогнозов LWC.

Рисунок 14. График. Напряжение штанги для предлагаемого выражение на основе ACI 408-03.

При желании предлагаемое выражение для длины развития также можно упростить, чтобы исключить некоторые факторы, которые меньшее влияние на общий прогноз. Упрощение будет включать исключая λ _cc , коэффициент t _r , и срок R _r . Устранение λ _cc привело бы к упростим выражения для λ _rc и _d .Устранение т _г в выражении для K _tr также устранит необходимость в новый термин R _r , который используется для арматурных стержней с большим деформации. После упрощения основные отличия предлагаемых выражение, данное в этом документе, и предлагаемое выражение, которое в настоящее время Рассматриваемые SCOBS T-10 будут выражениями для ℓ _d и K _tr .

Предлагаемое альтернативное выражение дизайна для разработки Длина

На основе ожидаемых изменений в 2014 г. в AASHTO LRFD Спецификации конструкции моста , альтернативное выражение конструкции также было развитый. Предлагаемое альтернативное расчетное выражение для длины развертки: следующим образом:

длина развития растяжения,, _d , должна не быть меньше, чем произведение базовой длины развития растяжения ℓ _db , указанной в данном документе, и фактор модификации или факторы, указанные в статьях 5.11.2.1.2 и 5.11.2.1.3.

Следует принимать длину развития растяжения ℓ _d в дюймах. как:

Рисунок 15. Уравнение. Предлагаемое альтернативное выражение для ℓ _d .

в котором:

ℓ _db = 2,4 d _b f _y / √f ‘ _c

Где:

ℓ _дБ = Базовая длина развертки.
λ _rl = коэффициент размещения арматуры.
λ _cf = коэффициент покрытия.
λ _rc = коэффициент ограничения арматуры.
λ _er = коэффициент избыточного удержания.
λ = Предлагаемый коэффициент модификации LWC.

Модификации коэффициентов λ _rl , λ _cf и λ _er приведены в статье 5.11.2.1.2 и 5.11.2.1.3 из Спецификации проектирования моста AASHTO LRFD . В коэффициент удержания арматуры (λ _rc ) составляет новый коэффициент модификации. В выражении для λ _rc использовано по предлагаемой альтернативе аналогично выражению, приведенному ранее.

Напряжение стержня образцов в базе данных TFHRC без хомутов показан на рисунке 16. Прогноз, даваемый предложенным выражением на основе ACI 318-11 для бетона с прочностью на сжатие 5 тыс. фунтов на кв. дюйм (34 МПа) и 9 фунтов на квадратный дюйм (62 МПа) показано на рисунке. Значение прочность на сжатие легкого бетона, легкого песка бетон, а образцы NWC в базе данных ACI Committee 408 составляют 5 тысяч фунтов на квадратный дюйм (34 МПа). Средняя прочность на сжатие бетона заданной плотности а образцы NWC, найденные в литературе, составляют 9 тысяч фунтов на квадратный дюйм (62 МПа).Прогноз для бетона 5 тыс. фунтов / кв. дюйм (34 МПа) и коэффициент 0,75 показан на фигура. Заштрихованная область указывает диапазон возможного прогнозируемого напряжения стержня. для бетона 5 тыс. фунтов / кв. дюйм (34 МПа) с коэффициентом модификации для LWC варьируется от 1,00 до 0,75.

Рисунок 16. График. Напряжение стержня для предложенного выражения на основе ACI 318-11.

Заключение

В этом документе описываются испытания прочности сцепления на LWC, резюмируется база данных испытаний облигаций LWC и NWC и представляет потенциальные изменения в AASHTO Спецификации проектирования моста LRFD , относящиеся к длине развертки низкоуглеродистая сталь при растяжении.Предлагаемые расчетные выражения для длины развертки сравнивались с протестированными значениями в базе данных, собранной в рамках этого исследования. усилие. Полное описание базы данных и разработки и оценки прогнозных выражений включается в полный отчет. ⁽¹⁰⁾ Будущие фазы этой исследовательской программы и аналитических усилий будут сосредоточены на по другим характеристикам структурных характеристик, связанных с LWC. Результаты тестирования будет сравниваться с прогнозными выражениями для номинального сопротивления в AASHTO Спецификации конструкции моста LRFD , включающие соответствующие предлагаемые изменения механических свойств LWC.

Список литературы

1. ААШТО (2012). «Мост AASHTO LRFD» Технические требования к конструкции, обычные единицы измерения США, 6-е издание », Американская ассоциация. государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия.

2. Комитет 213 ACI (1967). «Руководство по легким конструкциям Агрегатный бетон », ACI Journal, Vol. 64, No. 8, Американский бетон Институт, август, стр. 433–469.

3. Хэнсон, Дж. (1961). «Прочность на разрыв и Сопротивление диагональному растяжению конструкционного легкого бетона », ACI Journal Труды, Vol.58, № 1, июль 1961 г., стр. 1–40.

4. Айви, Д. и Бут, Э. (1966), «Расщепление Испытание на растяжение конструкционного легкого бетона », ASTM Journal of Materials, . Vol. 1, №4, с. 859–871.

5. Поу, А. (1960). «Статический модуль упругости бетона под воздействием плотности », ACI Journal, Vol. 57, № 6, Американский институт бетона, декабрь, стр. 679–687.

6. Рассел, Х. (2007). Обобщение исследований и положений Относительно использования легкого бетона на автомобильных мостах , отчет №FHWA-HRT-07-053, Федеральное управление шоссейных дорог, Департамент США Транспорт, Маклин, Вирджиния.

7. Комитет ACI 318 (2011 г.). «Требования Строительного кодекса для усиленных Бетон (ACI 318-11) и комментарии », Американский институт бетона, Фармингтон. Холмы, Мичиган.

8. Комитет ACI 408 (2003). «Связка и разработка прямой арматуры. Прутки в напряжении », ACI 408R-03, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, MI.

9. ASTM A615. (2012). «Стандартные спецификации для деформированных и плоских Стержни из углеродистой стали для армирования бетона », Книга стандартов . 01.04 , ASTM International, West Conshohocken, PA.

10. Грин, Г. и Грейбил, Б. (2013). Легкий бетон: рабочая длина из мягкой стали при растяжении , Отчет № FHWA-HRT-14-029, Федеральное управление шоссейных дорог, Департамент США Транспорт, Маклин, Вирджиния.

11. Грин, Г.и Грейбил, Б. (2013). Легкий бетон: механический Properties , Report No. FHWA-HRT-13-062, Federal Highway Administration, США. Департамент транспорта, Маклин, штат Вирджиния.

12. Грейбил, Б. (2013). Легкий бетон: механические свойства , Техническая справка № FHWA-HRT-061, Федеральное управление шоссейных дорог, Департамент США Транспорт, Маклин, Вирджиния.

13. Рамирес, Дж. А., Рассел, Б. В. (2008). «Передача, развитие и Длина стыка для пряди / арматуры в высокопрочном бетоне », Отчет NCHRP. 603, НЧРП пр.
12-60, Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог, транспорт Совет по исследованиям, Вашингтон, округ Колумбия.

14. ASTM C567. (2011). «Стандартный метод испытаний для определения плотности Конструкционный легкий бетон », Книга стандартов , том 04.02 , ASTM Международный, Западный Коншохокен, Пенсильвания.

Исследователи — Это исследование проводил Бен Грейбил из FHWA. Исследовательский центр шоссе Тернер-Фэрбанк. Его провел Гэри Грин из PSI, Inc. и Университет Трина в рамках контракта на лабораторную поддержку DTFH61‑10 ‑ D ‑ 00017. За дополнительной информацией обращайтесь к Бену Грейбилу по телефону (202) 493-3122 или по телефону Управление исследований и развития инфраструктуры FHWA, 6300 Джорджтаун-Пайк, Маклин, Вирджиния, 22101-2296.

Распределение —Отчет (PB2014-10067), рассматриваемый в этом TechBrief распространяется через Национальную техническую информацию. Сервис на сайте www.ntis.gov.

Доступность —Эту техническую записку можно получить в Центр распространения продукции FHWA по электронной почте [email protected], по факсу (814) 239-2156, по телефону (814) 239-1160 или на сайте https://www.fhwa.dot.gov/research.

Ключевые слова —LWC, легкий бетон, конструкция моста, технические условия конструкции LRFD.

Уведомление — Этот документ распространяется под спонсорство Министерства транспорта США в интересах обмен информацией. Правительство США не несет ответственности за использование информация, содержащаяся в этом документе. Правительство США не рекомендовать товары или производителей. Названия товарных знаков или производителей указаны в это TechBrief только потому, что они считаются необходимыми для цели документ.

Заявление об обеспечении качества — Федеральная автомагистраль Администрация предоставляет высококачественную информацию для обслуживания правительства, промышленности, и общественность таким образом, чтобы это способствовало общественному пониманию.