Состав 300 бетона: Как сделать бетон М300 своими руками — foamin.ru

Содержание

Бетон М300 — состав, пропорции и характеристики

Бетон М300 – это самая популярная и часто встречающаяся марка с обширной сферой применения. Благодаря плотности данного материала, его используют при кладке дорожного полотна и аэродромных покрытий, мостов, фундаментов и много другого.

Бетон – это искусственный камень, в состав которого входят вода, цемент, мелкие и крупные заполнители. Трудно представить стройку без этого материала. Существует заблуждение, что данный материал везде одинаков, не имеет разновидностей, одинаков по характеристикам и свойствам. На самом деле это не так. Существует много разновидностей и марок этого изделия, и в каждом конкретном случаем нужно подбирать подходящий тип. Обычно это делают при помощи общепринятого свойства – прочности. Ее обозначают заглавной буквой М и числовым значением. Диапазон марок начинается с М100 и кончается М500.

Состав этого бетона схож с рядом расположенными к нему марками.

Сферы применения:

строительство стен,
устройство различных типов фундаментов монолитного типа

может использоваться для изготовления лестниц, заливки площадок.

Для изготовления М300 применяются различные типы заполнителей:

гравийные,
известняковые,
гранитные.

Для получения смеси этой марки применяют цемент типа М400 или М500.

Чтобы в итоге получить высококачественный продукт, необходимо строго соблюдать технологию вымешивания раствора, применять исключительно доброкачественные наполнители и очень точно придерживаться заданных пропорций всех компонентов.

Многие строители-любители, стремясь сэкономить или из принципа, не приобретают приготовленные бетонные смеси, а изготавливают их самостоятельно. Изготовить данный строительный материал самостоятельно не сложно и не требует специальных навыков.

Во всех растворах цемента объем воды выбирается как половина от количества цемента. Таким образом, порция воды — это 0,5.

Очень важно старательно перемешать вначале раствор цемента, а потом и сам бетон до однородной массы. В этом случае приготовленный продукт будет высококачественным и надежным.

Состав бетона м300 на 1м3 — таблица: пропорции, приготовление своими руками

Приготовление бетона – очень важная и ответственная задача, от правильности выполнения которой напрямую зависят эксплуатационные характеристики, прочность и надежность, долговечность конструкций и зданий. Бетон используется при выполнении самых разных задач, рецептов с точным указанием пропорций компонентов множество и важно найти тот, что актуален для конкретного типа ремонтно-строительных работ.

Качественные характеристики бетона зависят от объемов и вида компонентов, правильного смешивания. Разные пропорции составляющих бетона дают возможность приготовить раствор с нужными показателями прочности (определяется маркой и классом), морозостойкости, пластичности, плотности и т.д. Несмотря на важность всех показателей, основополагающими считаются марка (обозначается буквой М и цифровым индексом) и класс (буква В и цифра).

Бетонный раствор замешивается на базе двух основных компонентов – цемента в качестве вяжущего и воды для затворения. Эти два ингредиента позволяют создать твердый цементный камень, который на практике используется очень редко. Для применения в разных сферах замешивают бетон, куда, кроме цемента и воды, для прочности добавляют наполнители – мелкие (песок) и крупные (гравий, щебень). Также усилить материал можно арматурными прутьями, каркасом или сеткой.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Любой рецепт бетона предполагает указание марки – в зависимости от того, какой показатель указан в проектной документации или СНиПе, ТУ, согласно которым осуществляются ремонтно-строительные работы, подбирается правильный рецепт.

Часто для получения нужной марки важно не только соблюсти объемы компонентов из расчета на 1 м3 раствора, но и учесть пожелания касательно качества, фракции составляющих (цемент должен быть определенной марки, песок и щебень нужной величины).

Для качества бетона и соответствия его нужным характеристикам важно соблюдать соотношения и правила проведения работ. Так, если заливка бетона М250, к примеру, осуществляется при минусовой температуре, то его прочность будет значительно ниже указанной.

Работать с бетоном лучше всего при температуре +5 градусов и выше. Далее раствор застывает в течение 12 часов, потом твердеет и набирает прочность в течение 28 суток. Лишь после этого конструкция или элемент готовы к эксплуатации, проведению дальнейших работ и т.д.

Технические характеристики бетона

Содержание статьи:

В соответствии со степенью прочности выделяют классы (В10, В15) и марки (М200, М300, М400 и т.д.). Чем выше числа возле обоих индексов, тем более прочным и стойким к разным нагрузкам является бетон. Именно класс и марка определяют сферу применения материала. Любая таблица пропорции бетона указывает, исходя из марки и класса.

Обычно эти два показателя взаимодействуют между собой (конкретной марке отвечает соответствующий класс). В проектной документации чаще всего указывается марка, а в разного типа инструкциях, ТУ – классы.

Соответствие марки применению бетона

Бетонные растворы разных марок используют в определенных сферах, для тех или иных конструкций, объектов, зданий. Так, к примеру, состав бетона М400 не актуален для выполнения подбетонки или черновой стяжки (обойдется дорого, а технические характеристики смеси просто не нужны). В то время, как бетон М100 не подойдет для сооружений гидротехнической конструкции.

Ниже в таблице представлено соответствие марок бетона сфере использования:

Специалисты не советуют менять указанную в проекте или просто соответствующую типу работ марку бетона на другую ни в сторону понижения, ни в сторону повышения. Более низкая марка бетона – это меньше прочности и стойкости к разным воздействиям, что может привести к быстрой деформации монолита, появлению трещин, полному разрушению конструкции из-за неспособности выдерживать возложенные нагрузки.

С другой же стороны, надеясь на более высокое качество здания или элемента, иногда готовят раствор более высокой марки, что совершенно неоправданно с точки зрения финансов. Так, состав бетона М200 предполагает использование цемента определенной марки и в нужном объеме, наполнителей подходящих фракций и качества.

Если же взять более дорогой цемент в большем количестве, потратиться на высококачественный наполнитель (в котором нет необходимости по рецепту), бетонный монолит получится более прочным и стойким. Но сфера применения не позволит использовать по максимуму все эти показатели и приготовление материала обернется просто неоправданными расходами.

Разные марки бетона соответствуют типу работ, условиям эксплуатации, предполагаемым нагрузкам, климатическим особенностям и массе других факторов, которые нужно учитывать при выборе оптимального состава и марки раствора.

Основные компоненты бетонной смеси

Для получения рецепта приготовления бетонного раствора лучше всего использовать таблицы – в них указывается, сколько и каких компонентов нужно взять на 1 куб раствора.

Так, к примеру, для бетона М200 на 1 куб нужно меньше цемента (и, возможно, более низкой марки), чем в случае с приготовлением бетона М400 на 1м3.

Кроме пропорции, немаловажно изучить как общие, так и специфические требования к материалам. Специфические касаются точной величины (фракции) наполнителя, марки цемента и т.д. Общие же относятся ко всем видам цементного раствора и учитываются вне зависимости от того, готовят ли цемент на заводе или на объекте своими руками.

Требования к компонентам бетонного раствора:

Цемент и вода – основные связующие компоненты в растворе, поэтому считаются главными составляющими. Очень важно верно учесть отношение цемента к воде в соответствии с уровнем влажности мелких и крупных наполнителей. Поглощающая способность также зависит от сорта компонентов. Вычислить это все самостоятельно очень трудно, поэтому проще посмотреть в таблице, сколько и чего должно содержаться в одном кубе бетона определенной марки.

Мелкие и крупные наполнители создают структурный каркас бетона и будущего монолита, благодаря которому обеспечиваются нужные показатели прочности. Также наполнители нужны для понижения риска деформаций и стойкости к разным нагрузкам, воздействиям.

Расход материалов: таблица, пропорции бетона на 1м3

Чтобы приготовить куб бетона, важно знать, какая марка смеси нужна для выполнения конкретной задачи, а потом посмотреть в таблице пропорции и требования к компонентам. Ниже представлены таблицы – в них можно отыскать и компоненты для смеси М100, и состав бетона М300 на 1м3 (таблица предоставляет информацию по самым распространенным маркам):

Стандартная бетонная смесь, которая часто используется в частном строительстве для заливки фундамента, монолитных перекрытий и прочего, предполагает такие пропорции: 0. 5 части воды, 1 часть цемента, 2 части песка, 4 части щебня.

Важные факторы, которые учитывают при выборе пропорции:

Ниже представлены пропорции бетона для замеса раствора марок М100, М200, М300, М400:

Получается, что если нужно приготовить бетон (1 м3) марки М200, то берут 1 часть цемента марки М400, 2. 7 части песка, 4.9 частей щебня. При этом, если взять для приготовление раствора той же марки М200 цемент М500, пропорции уже иные: на 1 часть цемента понадобится 3.5 части песка и 5.2 части щебня. Другие соотношения работают для остальных марок бетонного раствора.

Чтобы получить данные в ведрах, достаточно знать плотность материалов. Так, одно ведро емкостью 10 литров будет весить 12 килограммов цемента (10 х 1200, так как насыпная плотность цемента составляет 1200 кг/м3), 14 килограммов песка (плотность 1400 кг/м3), 15 килограммов гравия и т.д. Достаточно просто поделить взятое число килограммов по пропорции на число килограммов, вмещаемое в ведро и мерять все этой емкостью.

Пропорции состава бетона для фундамента

При выборе соотношения компонентов для приготовления раствора с целью заливки фундамента не берут каких-то особых значений. Просто для основания и других ответственных (нагруженных) конструкций выбирают бетон высоких марок – как минимум М300, а то и М400, М500. Смесь готовится по обычному алгоритму, с четким соблюдением пропорций в соответствии с таблицей.

Порядок приготовления раствора

Если бетонную смесь не планируется заказывать на заводе (в Москве и практически во всех регионах есть возможность заказать нужный объем раствора указанной марки с доставкой на объект), то до начала замеса следует изучить основные правила.

Обычно компоненты отмеряют ведрами, это самый простой и доступный вариант. И в таком случае не актуально указание пропорций в килограммах – желательно сразу считать ведрами, чтобы не переводить объем каждого компонента (для чего нужно знать плотность материалов как минимум).

В таблице указаны объемы материалов в ведрах для замешивания бетона разных марок:

Основные правила приготовления бетонной смеси в домашних условиях:

Ведро для отмеривания и лопата для смешивания компонентов должны быть сухими.
Чтобы получить более точные пропорции, щебень и песок в ведре аккуратно уплотняют, ровняют по краю емкости.
Сначала отмеряют песок и щебень, их тщательно смешивают в широкой таре, делают канавки, в них высыпают цемент, снова все смешивают, пока масса не станет однородной и ровного цвета.

Из массы формируют конус, внутри делают углубление, в него заливают нужный объем воды (сначала лучше порцию, потом добавить по необходимости). Смесь с краев емкости постепенно ссыпают в средину, чтобы вода полностью пропитала всю массу. Далее заливают вторую порцию и так до тех пор, пока смесь не приобретет нужную консистенцию.
Водоцементное отношение, указанное в рецепте, лучше не нарушать (иногда мастера делают слишком жидкий раствор, с ним легче работать), так как лишняя влага при испарении будет оставлять пустоты, понижая прочность монолита.

Если делать все по рецепту и технологии, то получить качественный раствор с нужными характеристиками для выполнения любой задачи вполне реально самостоятельно. Главное – не экономить на компонентах, следовать инструкции и пропорциям.

Источник

Бетон М300 В22.5: область применения, характеристики, пропорции

При заливке фундамента частного дома практически любого типа, рекомендуют применять бетон М300 В22.5. Его свойства оптимальны для условий нашей страны.

Содержание статьи

Характеристики бетона М300 В22.5

По стандартной классификации бетонный раствор М300 относят к тяжелому бетону. Вообще, классификация с использованием марки прочности (типа M300) устарела. Правильнее применять новые стандарты, по которым свойства бетона описываются прочностью на сжатие. Этот параметр отображается латинской буквой B и цифрами, которые и обозначают предел нагрузки, которую выдерживает данный тип бетона при сжатии. Для бетона М300 ближайшее соответствие — В22,5. Пока не привыкнут к новой терминологии, многие стараются применять обе. Так что часто говорят «бетон М300 В22.5», учитывая обе классификации.

Гравийный бетон М300 применяют при заливке фундаментов частных домов и коттеджей

Бетон М300 В22.5 может быть на гранитном и известковом заполнителе. В зависимости от типа заполнителя масса кубометра — 1,83-2,5 т/м³. Этот параметр называют еще удельной плотностью или просто плотностью. На известковом щебне вес одного куба раствора будет в районе 1850 кг/куб.м. Минимально допустимое значение — 1800 кг/м3. Меньший вес может быть только при нарушении технологии или при использовании некачественного заполнителя. При использовании гранитного заполнителя вес куба бетона М300 будет порядка 2300-2500 кг/м³. Конкретная цифра зависит от подвижности данного раствора. Чем выше подвижность, тем меньше масса. Раствор с гранитным заполнителем называют еще гранитным бетоном, на известняке — известковым.

Характеристики и технические показатели

Бетон М300 В22.5 имеет такие характеристики:

Как при производстве любого бетона, для того чтобы раствор набрал нормированную прочность, важно выбрать качественные компоненты. Если собираетесь готовить его сами, обратите внимание на чистоту компонентов, свежесть цемента (не старше 3 месяцев с даты производства). Очень важно также точно соблюдать пропорции. Больше цемента, воды, добавок вводить нельзя. В большинстве случаев это ведет к снижению прочности. Так что пропорции выдерживаем максимально точно. Если говорить о ГОСТе, то он допускает отклонения в размере 3-5% от массовой доли. Не более того.

Область применения

Как видно из технических характеристик, бетон М300 В22.5 имеет высокую прочность, водостойкость, отлично переносит морозы. Все это и определило область его использования. Его применяют:

При заливке фундаментов частных домов и коттеджей.
Для отмостки вокруг дома.
Для садовых дорожек, изготовления самодельных плит для дорожек.
Бетон М300 B22.5 применяется широко как в частном, так и в многоэтажном строительстве
При изготовлении бетонных лестниц.
Для бетонирования площадки под авто.
Для монолитных стен и перекрытий в многоэтажных домах.
При строительстве бассейна.

Как видим, бетон М300 В22.5 применяется и в частом домостроении. Особенно популярен он при заливке фундамента, но для этой цели лучше заказать готовый раствор. Особенно при заливке плитного фундамента. Тогда точно получится залить всю площадь без холодных швов. В остальных случаях объемы будут не такими значительными и можно приготовить бетон М300 своими руками.

Пропорции бетона 300 марки

Бетон M300 B22,5 состоит из щебня, песка и воды. Для улучшения свойств (морозостойкости и водостойкости), повышения текучести могут вводиться добавки. В остальном состав стабилен.

Для замеса подходит цемент марки ПЦ 400 — это рекомендованная марка. Допустимая — ПЦ 500. Цемент покупать желательно произведенный не больше двух месяцев тому назад. Через три месяца он теряет 20% прочности, затем еще больше. Так что свежесть вяжущего критически важна. Вода берется обычно по отношению к доле цемента и составляет 0,45-0,56 от его количества. Точный расход можно подобрать только относительно конкретных материалов и особенно влажности песка.

Пропорции для бетона М300 для цемента ПЦ 400 и ПЦ 500

Чтобы проще было ориентироваться, в таблице пропорции даны в килограммах и объемных долях. При закупке материалов чаще нужны килограммы, при замесе обычно применяют объемные доли — ведра или лопаты. Такая мера, конечно, точности не дает. Если собираетесь готовить раствор для фундамента дома, лучше все-таки точно отмерять компоненты. Иначе какую прочность вы получите — никто не знает.

Компоненты бетона М300

Про цемент уже сказали. Чтобы сделанный своими руками бетон М300 В22.5 имел нужную прочность, он должен быть свежим. Норму лежалого надо увеличивать раза в 2-4, но результат можно гарантировать только после испытания. А это долго и вряд ли кто-то будет с этим возиться. Так что цемент ищем хорошего производителя, фасованный на заводе, с указанием даты выпуска.

Проверить прочность бетонного камня можно и в домашних условиях

Щебень

Допускается использование известкового и гранитного щебня. При использовании известкового, смотрите, чтобы его прочность была не ниже, чем М600. У гранита она и так будет выше, так что тут не стоит беспокоиться. Щебень должен быть как минимум двух фракций, но лучше смешать все три: крупную, среднюю и мелкую. Крупной порядка 30-35%, остальное в равных долях (средняя и мелкая). Это позволит более равномерно распределять заполнитель. Удачно подобранный состав щебня позволяет повысить прочность бетона до В25 при тех же пропорциях.

Изменение пропорций в зависимости от типа щебня

Вне зависимости от типа щебня он должен быть чистым, без пыли и посторонних вкраплений. Наличие пыли и глины снижает прочность бетона, причем серьезно. Так что выгружаем либо на чистую площадку, либо на кусок брезента, другой чистой ткани или пленки. Если щебень грязный, его лучше вымыть и высушить. Но на это требуется время и если его нет, ищите чистый.

Песок

Чтобы приготовить бетон М300 В22.5 нужен речной мытый песок. Можно использовать и карьерный, но точно мытый, чтобы было минимальное количество посторонних примесей. Наличие комков глины вообще не допускается. Если есть такая проблема, песок предварительно просеивают через сито. Подержите песок в руках и потрите, если на ладони остается пыль, то лучше его промыть и высушить.

Лучше всего смешать три фракции песка

При изготовлении бетона заменить песок мелким гранотсевом нельзя. Не та будет прочность. Для гарантированного результата лучше и песок брать нескольких фракций: крупный и средний. Пылеватый (очень мелкий) не нужен.

Как приготовить бетон марки 300

Замесить бетон — это только кажется, что это просто. На самом деле даже порядок закладки компонентов имеет значение. Еще важна однородность. Так что перемешивать компоненты надо тщательно. Чаще всего применяют такой порядок закладки материалов:

Закидывают половину нормы щебня.
Заливают половину нормы воды.
Перемешивают до равномерного увлажнения.
Добавляют песок и цемент, добиваясь равномерного распределения.
Закидывают оставшуюся половину щебня. Снова перемешивают.
Добавляют воду.

Если замешивать в небольших количествах, порядок закладки компонентов не так и важен

Этот вариант хорош, если песок сеянный (без комков), но требует обычно больше времени. Если песок не просеивали, сначала в грушу закидывают сухие щебень и песок и хорошо смешивают. При этом щебень разобьет все имеющиеся песочные комки. Затем добавляют цемент и перемешивают до равномерного серого цвета. После уже льют воду.

Вообще, для получения нормальной прочности важно размешать все компоненты очень тщательно. Проверить готовность раствора можно, если вывалить некоторую его часть и осмотреть заполнитель. Каждый камешек должен обволакиваться сметанообразной смесью из песка, цемента и воды. И смесь эта должна быть однородной, одной консистенции и одного цвета. Пару раз изменив порядок закладки, время перемешивания сможете сами определить лучший для себя алгоритм, потому что единственного и правильного просто не существует. Составляющие у всех разные, различной влажности. Так что как приготовить раствор выбираем сами.

Состав бетона м400,м200 м300 на 1м3 таблица

Без использования бетонной смеси сегодня не может обойтись ни одна жилая или промышленная стройка. Чтобы задача была выполнена правильно, нужно знать особенности рабочего материала. Качество смеси напрямую зависит от соотношения его ингредиентов.Мы разберем в статье, из чего состоит бетон и как получать определенные марки. Если вы хотите получить на выходе прочную постройку, то внимательно ознакомьтесь с этой статьей, где мы подробно рассмотрим состав бетона. Освоить материал вам помогут полезные таблицы.

Компоненты бетона и рекомендации по выбору

Готовый бетон состоит из четырех основных компонентов, их необходимо замешать определенным образом, чтобы получить ту или иную марку смеси. Итак, в бетон входят:

- Цемент. Предпочтение стоит отдавать проверенному магазину. Разумеется, вы не сможете визуально проверить содержимое этих мешков, но есть и другой вариант проверки. Проверьте на ощупь мешки с материалом и убедитесь, что внутри нет затвердевших участков. Также важно проверить дату изготовления. Рекомендуется отдавать предпочтения цементу, который был произведен не раньше 4-х месяцев с момента покупки.
- Щебень. Основной крупный наполнитель. Он должен быть чистым, без пыли и другого мелкого мусора. Если добавить в раствор компонент, не соответствующий этим требованиям, то сцепление со смесью будет некачественным, как результат, прочность готового материала будет низкой. Лучше всего для бетона подходит щебень гранитной породы.
- Вода. Чтобы приготовить качественную бетонную смесь, необходимо взять пресную воду. Желательно, чтобы она была предварительно очищена от различных примесей. Многие строители совершают ошибку и не уделяют внимание это компоненту.
- Песок. Для строительства нужно использовать очищенный песок. Вы сможете определить наличие глины по внешнему виду. Если материал имеет выраженный желтый цвет, значит в нем много глины. Для приготовления бетона лучше всего брать серый или белый песок.

Полезный совет! Помимо щебня в создании бетонной смеси применяют и другие материалы. Гравий используют для приготовления 450-ой марки бетона. Для более низких марок берется известняк. Что касается гранита, то он обладает лучшими показателями морозоустойчивости и прочности.

Цемент и вода являются связующими элементами бетонной смеси, поэтому их можно назвать главными компонентами. Особенно важно учитывать отношение цемента к жидкости, принимая в расчет уровень влажности остальных ингредиентов. В зависимости от сорта компонентов, отличается поглощающая способность. Со связывающими элементами разобрались, идем дальше.

В любом бетоне должны присутствовать мелкие и крупные заполнители. Задачу мелкого выполняет песок, а крупного – щебень. Эти компоненты обеспечивают бетону структурный каркас, за счет которого готовый материал имеет высокие показатели прочности. Еще одна задача заполнителей заключается в снижении рисках необратимых деформаций.

Стандартные соотношения составов

Эта таблица поможет определить состав бетона по объему на 1м³ для разных марок, включая бетона М300:

Вот пропорции для стандартной бетонной смеси:

½ часть воды;
1 часть связующего компонента – цемента;
4 части крупного заполнителя – щебня;
2 части мелкого заполнителя – песка.

Перед началом строительных работ необходимо подобрать правильные соотношения. Выбор подходящей марки стоит поручить специалисту, так как от этого зависит долговечность и качество будущей постройки. Чтобы правильно выбрать бетона пропорции, необходимо учитывать следующие вопросы:

Как именно будет происходить укладка смеси в опалубку? Это можно сделать своими силами или при помощи строительной техники. Зная ответ на этот вопрос, вы сможете определить, какой именно состав подобрать – плотный или более пластичный.
Готовы ли вы купить дорогостоящие, но качественные материалы? Обычно в частной стройке подбирают средние марки, так как на здание в дальнейшем не будут действовать нагрузки. Главная задача строителя – возвести надежное основание. Профессионалы рекомендуют строить фундамент из высоких марок бетона.
Какая конструкция будет возводиться при помощи этого материала? Иногда строителю нужно доделать пристройку, в других случаях планируется возведение фундамента и несущих стен из одной марки бетона. Опять же, здесь все зависит от особенностей места стройки, поэтому марку должен подобрать профессионал.

На этой таблице показаны соотношения компонентов для марок М100-М400 на 1 м³:

Сразу стоит сказать, что идеальный рецепт получить невозможно. Компоненты, входящие в состав смеси, могут сильно отличаться по качеству, поэтому стоит указать ориентировочные соотношения для бетона. Возьмем самую популярную пропорцию 4:1, где 4 – это песок, а 1 – цемент. Качество наполнителей, применение, количество бетона и другие факторы влияют на эти пропорции. Важно понимать, сколько кг нужно на один куб бетона.

Здесь, соответственно, указаны пропорции и состав бетона марки М150, М250, М350, М450 на бетон м³:

Приготовление бетона на примере марки М400

Для приготовления любой марки рекомендуется брать цемент М500, который входит ив состав бетона М200. Нам необходимо 20 ведер цемента, что касается песка, то по таблице на состав 1 м³ нужно 1,6 кг. Умножаем 20 на 1,6 и получаем 32 ведра песка. Со щебнем проделываем такую же операцию – 64 ведра (1 кубометр бетона требует 3,2 кг щебня). Нужно 10 ведер воды для приготовления бетона марки М400 (20 умножаем на 0,5). Как видите, рассчитать состав бетона М400 при помощи таблицы будет достаточно просто.

Приготовление

Вы уже знаете состав бетонной смеси, и как рассчитываются пропорции бетона. В частном строительстве проще всего отмерять количество материала ведрами. При приготовлении раствора убедитесь, что лопата и ведро сухие. Чтобы получить максимально точные пропорции, щебень и песок в ведрах необходимо уплотнить и выровнять по краям.

Еще одна полезная таблица, где показано соотношение бетона к марке цемента. К примеру, с помощью В7 5 можно получить бетон М100:

Щебень с песком перемешиваются отдельно. Внутри необходимо сделать канавки и засыпать туда основной компонент – цемент. Все элементы необходимо тщательно перемешать между собой, пока вы не получите равномерную по цвету массу. В ней формируют конус и делают углубление в середине. Сюда вы и будете заливать воду порциями. Необходимо ждать, чтобы каждая порция полностью впиталась. Таким образом, вы получите подходящую бетонную смесь. Как видите, приготовление тоже имеет свои особенности. Освоить соотношение компонентов на 1 куб.

Состав и характеристики бетона М300 от beton-pesok.kh.ua

Популярность бетона М300 обоснована его качеством и относительно низкой стоимостью. Он более прочен по сравнению с сортами М100, 200, но дешевле и удобнее в работе, чем М400. Такой материал подходит для изготовления ответственных конструкций типа фундаментов, промышленных зданий, складов.

Базовые свойства

Характеристики бетона М300 оцениваются по ГОСТ, в котором предусмотрены следующие показатели:

класс прочности B22,5 – соответственно, бетон выдержит давление уровня 22,5 МПа;
морозостойкость F150 – материал способен выдержать 100-200 циклов замораживания с последующим оттаиванием;
подвижность – П2, 3, 4. На бетон М300 цена тем выше, чем выше подвижность и чем больше различных добавок использовано.

Состав и пропорции материала

Состав бетона М300 стандартный: цементное вяжущее, песок, вода, щебень. Щебень здесь может использоваться разного происхождения – гранит, гравий, известняк. Для приготовления такого бетона чаще применяется цемент М400.

Соотношение цемента, песка и щебня в данном случае составит 1:1,2:2,7. Количество воды рассчитывается как 50% от используемого цемента. Соответственно, из 10 литров цемента получится 31 литр бетона, если строго выдержать приведенные пропорции.

Лучше всего использовать гравийный щебень – приготовленный с ним бетон будет прочнее, но и дороже. В этом строительном растворе именно щебень с песком (наполнители) являются основой структуры, именно они в процессе эксплуатации принимают на себя основную нагрузку. Чтобы раствор получался надежным, показатели прочности заполнителя должны вдвое превышать марку бетона. То есть, для бетона марки М300 в качестве заполнителя вполне подходит известняк прочностью 600 кгс/см2.

Важно не только выдерживать пропорции при приготовлении, но и правильно смешивать компоненты. Для этого используется бетономешалка с вибрированием. Благодаря этому снижается количество воздушных пузырьков внутри раствора.

Вы можете приготовить бетон самостоятельно, но для экономии трудоемкости и обеспечения требуемого качества объекта его заказывают. В компании его можно заказать недорого, причем выбрать требуемую степень удобоукладываемости – ту, которая соответствует требованиям объекта.

После заливки важно правильно ухаживать за бетоном, чтобы на его поверхности не появились трещины.

характеристики, пропорции приготовления, состав, цены

Бетон М-300 относится к тяжелым стройматериалам, так как имеет высокую плотность и прочность, благодаря этому он применяется для строительства конструкций, которые подвергаются значительным нагрузкам. Купить смесь можно в готовом виде или изготовить своими руками.

Оглавление:

Технические параметры М300
Соотношение компонентов
Цена и от чего она зависит

Положительные качества М-300

длительный срок эксплуатации;
не боится перепадов температур;
устойчив к прямому воздействию огня, не загорается;
отличная прочность;
влагонепроницаемый материал;
возможность улучшения свойств за счет различных присадок.

Состав и характеристики

Чтобы приготовить бетон марки М-300, потребуется портландцемент М400 или М500, песок, щебень и вода. Щебенка может быть гранитной, гравийной или известняковой. Сооружение из гранита будет самым прочным, но и весить больше других. Крупный заполнитель используется для повышения прочности изделия и снижения расхода вяжущего вещества, так как последний стоит дороже остальных. Песок добавляется разных фракций, без содержания глины, тогда раствор получится максимально плотным, без пустот.

Технические характеристики:

класс – В22,5;
подвижность – П2-П4;
морозоустойчивость – F100-F200;
водонепроницаемость – W6-W8;
жесткость – Ж2-Ж4.

Бетон М-300 способен выдерживать до 200 циклов оттаиваний и размораживания, поэтому его выбирают для строительства сооружений, находящихся в климате с суровыми погодными условиями. Подвижность можно повысить, добавляя соответствующие модификаторы.

Марка М300 широко используется во многих сферах строительства. Из нее изготавливают фундаменты всех типов – монолитные, ленточные, с ростверком, столбчатые. Благодаря высокой прочности и морозоустойчивости отлично подходит для создания лестниц, крылец, площадок, тротуаров, отмосток и других конструкций. Еще одна сфера применения – это обустройство фундаментов для возведения заборов, монолитных стен и перекрытий.

Пропорции и как приготовить

Соотношение компонентов изменяется с маркой по прочности цемента: чем она выше, тем меньше добавляется вяжущего вещества или больше вносится заполнителей.

Таблица с составом и пропорциями М300 (расчет на 10 л цемента):

	Марка цемента по прочности	Соотношение, Ц:П:Щ	Пропорции в кг, П:Щ	Количество раствора, л
М300	М400	1:1,9:3,7	17:32	42
М300	М500	1:2,4:4,3	22:37	48

Пропорции могут быть изменения в случае повышенной влажности ингредиентов. Нельзя вливать чересчур много воды, из-за ее избытка произойдет расслоение смеси и ухудшится прочность всей конструкции.

Перед тем как приготовить бетон класса В22,5 марки М300, все компоненты проверяются на качество. Цемент должен быть без камушков. Их наличие говорит о том, что состав хранился в неправильных условиях. В помещении была избыточная влажность, которую цементный порошок впитал. В итоге вяжущее вещество частично вступило в процесс гидратации, из-за чего и появляются комки в мешках. Такой материал будет иметь марку ниже заявленной. Также снижается качество цемента после длительного хранения, особенно, если тара ранее была распакована.

Чтобы сделать раствор М300, сначала через сито просеивают цемент и песок. Оно поможет удалить камушки и другой мусор. Если песок с примесями, то его отмывают, так как содержащаяся в нем грязь ухудшит прочность. Вода используется только чистая (водопроводная), из-за грязной на готовой конструкции позже вырастет плесень или грибок.

Технология изготовления в бетономешалке:

Смеситель устанавливается на ровном участке. В емкость засыпается половина щебня от рассчитанной пропорции на 1 м3 и часть воды.
По очереди добавляется песок, цемент и остатки щебенки.
Постепенно вливается вода.
Перемешивается несколько минут, после чего проверяется консистенция.

К соотношению компонентов при приготовлении раствора рекомендуется добавлять 10%. Таким способом выйдет компенсировать потери во время засыпки и перемешивания.

После заливки смеси ее обязательно следует обработать вибратором, чтобы удалить пустоты. Воздух в структуре бетона значительно снижает его прочность. Под нагрузкой в ослабленном месте может появиться трещина.

Если укладка раствора проводится в зимнее время, то при приготовлении нужно добавлять противоморозные присадки. При необходимости обустраивается теплица или палатка над местом заливки, в которых устанавливается тепловая пушка. Для качественного схватывания и затвердения нужна температура, при которой вода будет находиться в жидком состоянии. При неравномерном распределении нагрева процесс гидратации пройдет по-разному, из-за этого конструкция не наберет нужной прочности.

Стоимость и от чего она зависит

На цену бетона за 1 куб влияет его марка: чем она выше, тем дороже. Увеличивается стоимость за кубометр с внесением каких-либо добавок, улучшающих характеристики, например, пластичность или морозоустойчивость. Меняется стоимость и исходя из типа заполнителя: куб М-300 с гравием стоит дешевле примерно на 7-10%, чем с гранитом.

Таблица с ценами с учетом доставки:

Марка	Цена за куб, рубли
М300 F100 W6, гравий	3300
М300 F100 W6, гранит	3500
М300 F150 W8, гравий	3900
М300 F150 W8, гранит	4100

Стоимость бетона с доставкой за 1 м3 увеличивается в зависимости от удаленности места строительства. Придется доплачивать за каждый 1 км. Поэтому перед тем как приобрести кубометры материала, следует уточнить, включена ли доставка и на какое расстояние.

Снизить общие затраты на покупку кубов М300 можно, отказавшись от доставки готового состава. В этом случае нужно будет самому привезти все компоненты. Бетономешалку, если она потребуется всего один раз, лучше арендовать. Песок и цемент выйдет перевезти самостоятельно, купив в мешках. Щебенку покупают у любой компании, занимающейся ее производством, и она же осуществит доставку.

Если после применения раствора остались неиспользованные ингредиенты, то их упаковывают. Вяжущий порошок следует укрыть полиэтиленовой пленкой так, чтобы он не мог впитывать воду. Такой метод хранения поможет сохранить все характеристики.

Для приготовления М300 по любым пропорциям не рекомендуется выбирать битый кирпич или другой лом. Камни будут иметь разные размеры и пористость, из-за этого не удастся достичь нужной марки по прочности и устойчивости бетона к негативным воздействиям.

Состав и пропорции бетона в ведрах для изготовления фундамента

Бетон является одним из самых универсальных и распространенных материалов для заливки фундамента. Его приготовление сопряжено с рядом сложностей, в частности соблюдением пропорций и выбором качественных составляющих для приготовления состава. В этой статье мы постараемся изложить ряд рекомендаций, способных помочь вам сделать оптимальный раствор для фундамента своими руками, с помощью самой часто используемой мерной единицы – ведра.

Специфика бетонных смесей

Цемент и вода – самые важные компоненты, входящие в состав бетона, они отвечают за цельность структуры, а затем образуют бетонную плиту. Тем не менее во время затвердевания плита может деформироваться и давать усадку до 2мм/м². Для того чтобы избежать растрескивания и деформации цементного камня в состав необходимо включить песок и щебень (также может использоваться керамзит и гравий). Эти наполнители создают структурированную арматуру, которая принимает напряжение от усадки на себя. Благодаря этому бетон становится более прочным, а усадочные погрешности уменьшаются.

Пользователи часто ищут:

Не стоит покупать цемент заранее, так как он быстро впитывает влагу, содержащуюся в воздухе, а это снижает его качественные свойства. Таким образом, цемент, купленный полгода назад, может уже не соответствовать своей марке и вы не сможете правильно рассчитать пропорции.

Обозначения бетона и области применения

Для того чтобы разделять бетон на виды используются буквенно-численные обозначения. Первой идет буква «М», а за ней число, обозначающее степень сопротивляемости бетона сжатию к моменту полного затвердения (приблизительно месяц). Например, М400, в этом случае сопротивление равняется 400 кг/мс². А значит, чем больше цифровое обозначение, тем более прочным является бетон.

Для каждого вида строительных работ используется конкретная марка бетона:

марки от М100 до М150 используются для заливки под фундамент;
М200 является самым распространенным вариантом, с помощью этой марки заливается фундамент, стяжка пола, подпорные стены и дороги;
М350 используется как заливка для фундамента под крупные сооружения, а также для дорожных настилов.
марки с более высокими показателями используются уже при строительстве более сложных и тяжелых конструкций, таких как различные гидросооружения, плотины и дамбы, в быту они не применяются.

Пропорции бетона для фундамента в ведрах

При выполнении работ своими руками в бытовых условиях правильность пропорций чаще всего измеряется в ведрах – это то, что найдется в обиходе у каждого дачника. Это позволяет достаточно быстро замесить бетон, не в ущерб качеству. В соответствии с требованиями конкретного фундамента подбираются состав компонентов бетонной смеси, т.е. их пропорции в ведрах.

Учитывайте, что каждый компонент смеси обладает разным весом: цемент вместе с ведром весит около 15кг, песок-19кг, а щебень примерно 17,5кг.

Совет! Применяйте мелкий щебень, фракция которого не выше 2мм.

Для получения 1 куба бетона пропорция должна составлять 2/5/9, где 2- цемент, 5 –песок, а 9 – щебень.

Наиболее оптимальным станет приготовление раствора М200, который отлично подходит для заливки фундамента или стяжки пола. Обычно объем воды, добавляемой в состав, соответствует половине объема цемента.

Состав следует изготавливать перед началом работ по бетонированию, а на сам процесс отвести около двух часов, в противном случае он может начать застывать.

Если вы хотите возвести конструкцию на каркасе подойдет столбчатый фундамент, который не требует приготовления прочной смеси.

Измерять материалы в ведрах можно, если вам предстоит небольшой объем работ и, если заливка фундамента будет происходить поэтапно.

Соотношение компонентов и общие рекомендации

Не так просто понять какое же соотношение составляющих является оптимальным, ведь каждая постройка сугубо индивидуальна, поэтому при строительстве своими руками опирайтесь на рекомендуемые пропорции.

Таблица, которую вы видите ниже, представляет пропорции, выраженные долями, поэтому ведро отлично подойдет как мерная единица:

Таблица соотношения цемента, песка и щебня

Наиболее подходящим аппаратам для замеса бетона правильной однородной консистенции станет бытовая бетономешалка.

Важно! Учитывайте, что песок содержит влагу, поэтому перед началом работ его необходимо тщательно просушить либо уменьшить количество воды в пропорции. А также следует проверить чистоту песка, он не должен содержать примеси глины и ила, или же может содержать их в очень маленьком количестве. Для этого поместите небольшое количество песка в емкость и залейте водой, если появится много вязкого осадка, значит, он не пригоден для работы.

Онлайн калькулятор

Для расчета пропорций бетонной смеси воспользуйтесь онлайн калькулятором.

Марка бетона

М100М200М250М300

Некоторые предпочитают делать это лопатой, но этот инструмент не обеспечивает достаточную эффективность, что отражается на качестве результата.

Если у вас все-таки нет выбора, то можно воспользоваться вышеописанным инвентарём, но проследите, чтобы он был абсолютно сухой, как и ведро для замеса. Все материалы отмеряют с помощью ведер, а затем хорошенько утрамбовывают и выравнивают с помощью лопаты. Чтобы работать со смесью было удобно, понадобиться емкая тара. Вымешиваем песок и щебень, делаем на поверхности массы неровности, в которые засыпаем цемент. Тщательно вымешиваем все компоненты до получения однородной консистенции.

Работы по заливке фундамента следует проводить в теплое время года, чтобы он не начал замерзать, а образовавшиеся кристаллы льда не начали его разрушать изнутри.

Таким образом, мы рассмотрели пропорции и состав бетона, как видите все достаточно просто. Важно лишь учитывать некоторые тонкости и обладать некой сноровкой при вымешивании. Внимательно изучайте состав покупаемых материалов и их свойства, тогда результат вас порадует. Даже если вы где-то что-то упустите и в результате получите бетон более низкой марки, нежели планировали, он вполне подойдет под установку фундамента для дома или беседки.

(PDF) Разработка бетонной смеси k-300 для сейсмостойкости Жилищная инфраструктура в Индонезии

1234567890 ‘’ «»

ICIESC-2017 IOP Publishing

IOP Conf. Серия: Физический журнал: конф. Series 970 (2018) 012001 doi: 10.1088 / 1742-6596 / 970/1/012001

жесткие волокна для бетонных смесей. Это сделано для повышения прочности, особенно колонн, а также балок строительных конструкций

, чтобы выдерживать нагрузки. Инновация бетонных технологий была также применена в странах

, таких как Малайзия, в 2005 году в рамках проекта Smart Tunnel в Куала-Лумпуре с использованием Lightweight

Конкретный метод (LCM).С помощью этого проекта наводнения, которые затопляют Куала-Лумпур и его окружающие

районов, можно преодолеть и направить в туннель для дальнейшего направления к морю (Ли и Хунг,

2005). Исследования, проведенные Kuehn (2010) в Канаде, показывают, что частицы размером 10 мкм могут быть использованы для бетонных смесей в строительных конструкциях. Можно утверждать, что результаты исследования

близки к результатам, полученным с золой для бетонных смесей, поэтому основа этого исследования хорошо подходит для использования

в зонах стихийных бедствий.Кроме того, исследование Zulkarnain (2011) предполагает, что бетонные смеси

могут быть увеличены в прочности за счет добавления кремнеземного порошка, особенно для легкого бетона, который можно использовать

для домов в зонах бедствий с относительно быстрой обработкой и не требует высокой стоимость

построенных зданий. Предыдущее исследование Karolina et al. (2014) пришли к выводу, что вулканический пепел от

до

Mt. Sinabung может быть одним из заполнителей бетонной смеси.Исследование Zulkarnain (2015) прочности бетона

с добавлением вулканического пепла показывает, что эта добавка может увеличить прочность бетона

таким образом, что можно восстановить поврежденный землетрясением корпус

вокруг горы Синабунг. В результате инновационного исследования в 2016-2018 годах была получена новая бетонная смесь К-300

для сейсмоустойчивой жилищной инфраструктуры в Индонезии, которая может быть непосредственно нанесена на зону землетрясения

.Например, для района Северной Суматры это подходит для жилья

вокруг безопасной зоны горы Синабунг, как на короткий, так и на долгий срок.

2. Обзор литературы

Предварительное исследование Zulkarnain et al. (2014) сказали, что смесь пальмового масла также может быть использована для

легких бетонных смесей. В этом исследовании получено повышение прочности на сжатие бетона

, который также может быть использован для строительства жилья в зоне бедствия.Результаты были опубликованы в журнале

Journal of Civil Engineering Research 2014. В материалах 3-ей Международной конференции по геологическому зонированию

и 5-го семинара и краткого курса HASTAG (GIZ 2014-HASTAG

5), стр. 90-98, Каролина и др. (2014) представили результаты исследования пепла от извержения горы

Синабунг со следующими выводами: (1) Установлено, что водоцементный фактор настолько высок, что

влияет на прочность полученного бетона на сжатие.(2) Результаты визуального наблюдения показывают, что

поверхность кирпича имеет ту же форму, что и уравнение частиц, таким образом, поверхность кирпича

становится плоской. (3) Использование кирпичного материала из пепла горы Синабунг привело к увеличению поглощения

, что в исследовании на 4,142%. (4) Исходя из полученной прочности на сжатие, добавление

10% золы приведет к прочности на сжатие 211,01 кг / см2 с обработкой и преобладанием

SiO2 в бетонной смеси.(5) Исследования показали, что ясень горы Синабунг

можно использовать в смеси для изготовления кирпича. Использование золы извержения горы Синабунг в бетонной смеси

повысит прочность бетона на сжатие через 28 дней испытаний. Результаты испытания на сжатие

через 28 дней составили 166,90 кг / см2 без использования смеси (0%), прочность на сжатие через 28

дней составила 173,72 кг / см2 для 5% смеси, прочность на сжатие через 28 дней составила 207.14 кг / см2 на 10

% смеси, а прочность на сжатие через 28 дней составила 130,97 кг / см2 на 15% смеси. Другие химические составы

: SiO2 = 74,3%, AL2O = 3,3%, CAO = 1,79% (Karolina et al., 2014).

Зулкарнайн Ф. (2015) в ходе внутренних исследований в Университете Мухаммадии на Северной Суматре

(UMSU) изучил характеристики прочности и упругости бетонных смесей с использованием порошка кремнезема

для жилищного строительства.Таким образом, предварительное исследование для этого исследования является очень полезным, и

может быть основой для исследования бетонной смеси К-300 для сейсмоустойчивой жилищной инфраструктуры в

Индонезии. Проверка материалов становится решающим фактором в повышении прочности на сжатие

тестируемого образца. Выбор материалов и методов или способов смешивания также является вопросом приоритета

перед испытанием образцов. Образцы будут испытываться с кубическими и цилиндрическими формами для каждых

планового возраста до 28 дней.По результатам испытаний будет получено хорошее значение, которое будет использоваться в качестве эталона

для бетонной смеси в зоне бедствия. В последнем разделе состав бетонной смеси

на каждый 1 мешок 40 кг цемента может быть изменен. определяется на основе объема смеси

Бетон со сверхвысокими характеристиками

Бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC) представляет собой цементный бетонный материал, имеющий минимальную заданную прочность на сжатие 17000 фунтов на квадратный дюйм (120 МПа) с заданными характеристиками. требования к прочности, пластичности при растяжении и вязкости; волокна обычно включаются в смесь для достижения определенных требований.

Бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC), также известный как реактивный порошковый бетон (RPC). Материал обычно составляется из портландцемента, дополнительных вяжущих материалов, реактивных порошков, известняка и / или кварцевой муки, мелкого песка, высокодисперсных восстановителей воды и воды. Материал может быть разработан для обеспечения прочности на сжатие, превышающей 29 000 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм) (200 МПа). Использование тонких материалов для матрицы также обеспечивает плотную гладкую поверхность, которая ценится за ее эстетический вид и способность близко передавать детали формы на закаленную поверхность.В сочетании с металлическими, синтетическими или органическими волокнами он может достигать прочности на изгиб до 7000 фунтов на квадратный дюйм (48 МПа) или выше.

Типы волокон, часто используемые в сверхвысоком давлении, включают высокоуглеродистую сталь, ПВС, стекло, углерод или их комбинацию или другие. Пластичность этого материала является первой для бетона, поскольку он способен деформировать и выдерживать изгибные и растягивающие нагрузки даже после начального растрескивания. Высокие сжимающие и растягивающие свойства UHPC также способствуют высокой прочности сцепления, позволяя укороченную длину заделки арматуры в таких применениях, как заливка затворов между сборными элементами.

Конструкция UHPC упрощена за счет устранения необходимости в армирующей стали в некоторых областях применения и высоких характеристик текучести материалов, которые делают его самоуплотняющимся. Матрица UHPC очень плотная и имеет минимальную разрозненную структуру пор, что приводит к низкой проницаемости (диффузия хлорид-иона менее 0,02 x 10-12 м2 / с. Низкая проницаемость материала предотвращает проникновение вредных материалов, таких как хлориды, что обеспечивает превосходные характеристики долговечности.

Некоторые производители создали предварительно смешанные продукты UHPC с добавлением воды, которые делают продукты UHPC более доступными.Американское общество по испытаниям и материалам установило стандартную практику ASTM C1856 / 1856M для изготовления и испытаний образцов сверхвысокопроизводительного бетона, которая опирается на современные методы испытаний ASTM с изменениями, чтобы сделать его пригодным для UHPC. Ниже приведен пример диапазона характеристик материала для UHPC:

Прочность

На сжатие: от 17000 до 22000 фунтов на квадратный дюйм (от 120 до 150 МПа)

Изгиб: от 2200 до 3600 фунтов на кв. Дюйм (от 15 до 25 МПа)

Модуль упругости: от 6500 до 7300 ksi, (от 45 до 50 ГПа)

Прочность

Замораживание / оттаивание (после 300 циклов): 100%

Солевые отложения (потеря остатков): <0.013 фунт / фут3 (<60 г / м2)

Истирание (индекс относительной потери объема): 1,7

Проницаемость для кислорода: <10-19 фут2 (<10-20 м2)

Рис. 1. Транзитная станция легкорельсового транспорта Shawnessy,
Калгари, Канада

Первое использование бетона со сверхвысокими характеристиками для новаторского навеса на вокзале

В. Х. Перри и Д. Закариасен, Lafarge Canada Inc.

Транзитная станция легкорельсового транспорта Shawnessy, построенная осенью 2003 г. и зимой 2004 г., является частью южного расширения системы LRT Калгари и является первой в мире Система LRT будет построена из бетона со сверхвысокими характеристиками (UHPC).Инновационный проект, разработанный Энцо Вичензино из CPV Group Architects Ltd., принадлежит городу Калгари, управляется Управлением транспортных проектов (TPO) и построен генеральным подрядчиком Walter Construction.

Дизайн

24 тонких навеса станции, размером 16,7 на 19,7 футов и толщиной всего 0,79 дюйма, опирающиеся на одиночные колонны, защищают пассажиров от непогоды. Бетон со сверхвысокими характеристиками обладает уникальным сочетанием превосходных технических характеристик, включая пластичность, прочность и долговечность, обеспечивая при этом изделия с высокой пластичностью и высоким качеством поверхности.В контрактном документе указано минимальное требование 19 000 фунтов на квадратный дюйм. Помимо навесов, в состав компонентов входят стойки, колонны, балки и желоба. Объем использованного материала составил 105 кубических ярдов.

Производство и установка

Сборные элементы навеса были отлиты индивидуально и состояли из полуоболочек, колонн, анкерных балок, подкосов и желобов. В таблице 1 приведены данные испытаний производства двадцати четырех навесов.

Рисунок 2. Полукозырек стальной формы

Колонны и полуоболочки были отлиты в закрытых стальных формах (Рисунок 2).Желоба были отлиты методом вытеснения, а стойки и анкерные балки были изготовлены с использованием обычного двухступенчатого отливки под действием силы тяжести.

Сначала на бетонную площадку были установлены колонны. Затем правая и левая полукорпуса вместе с анкерными балками были предварительно собраны на заводе и доставлены на площадку, где их подняли (краном) над железнодорожными путями для размещения на колоннах (рис. 3). . По прибытии на площадку навесы были установлены на временных строительных лесах, а подкосы прикреплены к оболочкам и ранее установленным колоннам с помощью сварных соединений.

Рисунок 3. Навесы, готовые к транспортировке.

Заключение

Уникальное сочетание превосходных свойств материала и гибкости дизайна позволило архитектору создавать привлекательные, не совсем белые, изогнутые навесы. В целом, этот материал предлагает решения с такими преимуществами, как скорость строительства, улучшенный внешний вид, превосходная долговечность и непроницаемость против коррозии, истирания и ударов, что приводит к сокращению затрат на техническое обслуживание и увеличению срока службы конструкции.

Iowa может похвастаться первым в США мостом из бетона с высокими эксплуатационными характеристиками

Округ Вапелло, штат Айова, может похвастаться первым в США шоссейным мостом из высокопрочного бетона (UHPC), построенным в мае 2006 года. Хотя это простой однопролетный мост с трехбалочным поперечным сечением, Мост Марс-Хилл представляет собой значительный шаг к «Мосту будущего» — использование 110-футовых балок UHPC, не имеющих арматурных стержней для срезных хомутов. Этот проект был одним из 96 проектов, представленных на конференции Concrete Bridge Conference 2006, проходившей в мае в Рино, штат Невада.

Список литературы

Lafarge North America Inc. Веб-сайт Ductal

Перри, В.Х. «Вопросы и ответы: что такое реактивный порошковый бетон?», HPC Bridge Views, № 16, июль / август 2001 г.

Разработка бетонной смеси К-300 для сейсмоустойчивой жилищной инфраструктуры в Индонезии

Абстрактные

При определении прочности бетонной смеси К-300, подходящей для строительства сейсмостойкого жилищного строительства, необходимо изучить материалы, которые будут использоваться, на предмет надлежащего качества и количества, чтобы смесь можно было наносить непосредственно на жилище жителя в помещении. зона землетрясения.На первом этапе будет проводиться осмотр / ситовый анализ мелкого заполнителя или песка и ситовой анализ крупного заполнителя или гравия на предоставленном образце весом приблизительно 40 кг. Кроме того, определение удельного веса и поглощения заполнителей, исследование содержания осадка в заполнителях, проходящих через сито, нет. 200, и, наконец, экспертиза веса совокупного содержания. На втором этапе запланированная бетонная смесь с помощью Mix Design K-300 подходит для использования в Индонезии с этапами реализации: планирование водного фактора цемента (CWF), планирование отсутствия воды в бетоне (литры / м ³), Планирование количества цемента, Планирование минимального содержания цемента, Планирование скорректированного водного фактора цемента, Планирование расчетного состава заполнителя, Планирование расчетного веса содержания бетона, Расчет состава бетонной смеси, Расчет смешанной поправки для различного содержания воды .Выполнение вышеуказанных испытаний также оценивает поправку на влажность и потребность в материалах смеси в килограммах для смеси К-300, так что результат проверки осадки будет достигнут в запланированных 8-12 см. На завершающем этапе проводится испытание экспериментальной смеси К-300 на прочность при сжатии, после чего получается состав бетонной смеси К-300, пригодный для одного мешка цемента массой 50 кг для фундамента надлежащего жилища. Состав состоит из цемента, песка, гравия и воды.

Глава 2 — Бетон со сверхвысокими характеристиками: современный отчет для сообщества мостов, июнь 2013 г.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И ПРОДУКЦИЯ

СОСТАВЛЯЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРОПОРЦИИ СМЕСИ

Составы
UHPC часто состоят из комбинации портландцемента, мелкого песка, микрокремнезема, высокодисперсной водоредуцирующей добавки (HRWR), волокон (обычно стальных) и воды. Иногда используются мелкие заполнители, а также различные химические добавки.В зависимости от области применения и поставщика могут использоваться различные комбинации этих материалов. Некоторые из них описаны в этом разделе.
UHPC, наиболее часто используемый в Северной Америке как для исследований, так и для приложений, представляет собой коммерческий продукт, известный как Ductal®. В таблице 1 показан типичный состав этого материала. ⁽²²⁾
Таблица 1. Типичный состав Ductal®
Материал фунт / ярд ³ кг / м ³ Массовые проценты
Портлендский цемент 1,200 712 28.5
Мелкий песок 1,720 1,020 40,8
Пары кремнезема 390 231 9,3
Молотый кварц 355 211 8,4
HRWR 51,8 30,7 1,2
Ускоритель 50.5 30,0 1,2
Стальные волокна 263 156 6,2
Вода 184 109 4,4
Aarup сообщил, что CRC, разработанный Aalborg Portland в 1986 году, состоял из большого количества стальных волокон (от 2 до 6 процентов по объему), большого количества микрокремнезема и отношения воды к связующему, равного 0.16 или ниже. ⁽²³⁾
Следующие рекомендации по пропорциям смеси были разработаны для использования с коммерчески доступными составляющими материалами: ⁽²⁴⁾
Цемент средней крупности и содержания C ₃ A значительно ниже 8 процентов.
Соотношение песка и цемента 1,4 для максимального размера зерна 0,8 мм (0,03 дюйма).
Дым кремнезема с очень низким содержанием углерода — 25 процентов от веса цемента.
Стеклянный порошок со средним размером частиц 67 x 10 ^-6 дюймов (1,7 мкм) при 25 процентах веса цемента.
Высокодисперсная водоредуцирующая добавка.
Водоцементное соотношение около 0,22.
Стальная фибра в количестве 2,5% по объему.
Путем оптимизации цементной матрицы по прочности на сжатие, плотности упаковки и текучести; использование стальных волокон очень высокой прочности и мелкого диаметра; и регулировка механической связи между стальной фиброй и цементной матрицей, 28-дневная прочность на сжатие, превышающая 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм (200 МПа) на 2-дюймовых (50 мм) кубах, была достигнута без отверждения при нагревании или под давлением.⁽²⁵⁾ Кроме того, был получен предел прочности на разрыв 5,0 ksi (34,6 МПа) при деформации 0,46 процента. Материалы, содержащие UHPC, доступны в Соединенных Штатах и были смешаны в обычной бетономешалке. Таблица 2 дает одну пропорцию смеси.
Таблица 2. Весовые пропорции CRC в смеси UHPC
⁽²⁵⁾
Материал Пропорции
Портлендский цемент 1.0
Мелкий песок ¹ 0,92
Пары кремнезема 0,25
Стеклянный порошок 0,25
HRWR 0,0108
Стальные волокна от 0,22 до 0,31
Вода от 0,18 до 0,20
¹ Максимальный размер 0.008 дюймов (0,2 мм)
Habel et al. сообщил, что можно производить самоуплотняющийся UHPC для использования в сборных железобетонных изделиях и монолитных изделиях (CIP), не требуя термической обработки или обработки давлением во время отверждения. ⁽²⁶⁾ Этот дизайн смеси был доработан и реализован в исследовательской программе, проведенной Каземи и Любеллом. ⁽²⁷⁾
Holschemacher и WeiÃŸl исследовали различные пропорции смеси, чтобы минимизировать материальные затраты без ущерба для полезных свойств UHPC.⁽²⁸⁾ Благодаря тщательному выбору заполнителей, типа цемента, вяжущих материалов, инертного наполнителя и HRWR стало возможным производить UHPC с хорошей технологичностью и умеренными материальными затратами.
Концепция комбинирования молекулярных примесей разного размера для облегчения диспергирования UHPC была изучена Plank et al. ⁽²⁹⁾
Была исследована возможность замены микрокремнезема в UHPC метакаолином, измельченной летучей золой, известняковым микронаполнителем, кремнеземистым микронаполнителем, микронизированным фонолитом или золой рисовой шелухи.^(30,31) Также продолжалось использование местных материалов, а не патентованных продуктов. ^(32,33)
Schmidt et al. сообщили о двух пропорциях смеси для моста в Германии. ⁽³⁴⁾ Первая смесь содержала 1854 фунта / ярд ³ (1100 кг / м ³) цемента, 26 процентов микрокремнезема в процентах от содержания цемента, кварцевый песок, 6 процентов стальных волокон по объему , HRWR и отношение воды к связующему 0,14. Вторая смесь содержала 2422 фунта / ярд ³ (1437 кг / м ³) цемента и 9 процентов стальной ваты и стальных волокон вместе взятых.
Collepardi et al. сообщили, что замена мелкозернистого кварцевого песка равным объемом хорошо сортированного природного заполнителя с максимальным размером 0,3 дюйма (8 мм) не изменила прочности на сжатие при том же водоцементном соотношении. ⁽³⁵⁾
Coppola et al. исследовали влияние высокодисперсной водоредуцирующей добавки на прочность на сжатие. Они сообщили, что акриловые полимерные смеси позволяют использовать более низкие водоцементные отношения и приводят к более высокой прочности на сжатие по сравнению с добавками нафталина и меламина.⁽³⁶⁾
При исследовании долговечности UHPC, Тейхманн и Шмидт использовали пропорции смеси, указанные в таблице 3. ⁽³⁷⁾ Смесь 1 имела максимальный размер заполнителя 0,32 дюйма (8 мм), обеспечиваемый песком. Смесь 2 имела максимальный размер заполнителя 0,32 дюйма (8 мм), обеспечиваемый базальтом.
Таблица 3. Пропорции смеси UHPC от Teichmann and Schmidt
⁽³⁷⁾
Материал Микс 1 Микс 2
фунт / ярд ³ кг / м ³ фунт / ярд ³ кг / м ³
Цемент 1,235 733 978 580
Порошок кремнезема 388 230 298 177
Кварц мелкий 1 308 183 503 131
Кварц мелкий 2 0 0 848 325
HRWR 55.5 32,9 56,2 33,4
Песок 1,699 1 008 597 354
Базальт 0 0 1,198 711
Стальные волокна 327 194 324 192
Вода 271 161 238 141
Соотношение воды и связующего 0.19 0,19 0,21 0,21
Исследователи из Инженерного научно-исследовательского центра армии США сообщили о материале класса UHPC, получившем название Cor-Tuf. ^(38,39) Пропорции этого UHPC представлены в таблице 4.
Таблица 4. Пропорции смеси UHPC Cor-Tuf по массе
^(38,39)
Материал Пропорции
Портлендский цемент 1.0
Песок 0,967
Кремнеземная мука 0,277
Пары кремнезема 0,389
HRWR 0,0171
Стальные волокна 0,310
Вода 0,208
Исследователи под руководством Росси из Центральной лаборатории понтов и шоссей (LCPC) в Париже разработали материал класса UHPC, получивший название CEMTEC _multiscale.⁽⁴⁰⁾ Пропорции этого UHPC представлены в таблице 5.
Таблица 5. Пропорции смеси UHPC для CEMTEC
_{, многоуровневые} ⁽⁴⁰⁾
Материал фунт / ярд ³ кг / м ³
Портлендский цемент 1,770 1 050 90 238
Песок 866 514
Пары кремнезема 451 268
HRWR 74 44
Стальные волокна 1,446 858
Вода 303 180
СМЕШИВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ
Graybeal резюмировал смешивание UHPC следующим образом:
Практически любой обычный бетоносмеситель смешает UHPC.Однако следует понимать, что UHPC требует повышенных затрат энергии по сравнению с обычным бетоном, поэтому время смешивания будет увеличено. Это увеличенное энергопотребление в сочетании с уменьшенным или устраненным крупным заполнителем и низким содержанием воды требует использования модифицированных процедур, чтобы гарантировать, что UHPC действительно не перегреется во время смешивания. Эту проблему можно решить, используя высокоэнергетический смеситель или понижая температуру компонентов и частично или полностью заменяя воду в смеси льдом.Эти процедуры позволили смешивать UHPC в обычных тарельчатых и барабанных миксерах, в том числе в автобетоносмесителях. (стр.2) ⁽¹⁾
Время перемешивания для UHPC составляет от 7 до 18 минут, что намного больше, чем у обычных бетонов. ^(41,42) Это препятствует непрерывным производственным процессам и снижает производительность бетонных заводов. Время перемешивания можно сократить, оптимизировав гранулометрический состав, заменив цемент и кварцевый цветок дымом кремнезема, согласовав тип HRWR и цемента и увеличив скорость смесителя.⁽⁴²⁾ Время перемешивания также можно сократить, разделив процесс перемешивания на две стадии. За высокоскоростным перемешиванием в течение 40 секунд следует низкоскоростное перемешивание в течение 70 секунд, общее время около 2 минут. ⁽⁴¹⁾
Метод размещения UHPC влияет на ориентацию и дисперсию волокон. ⁽⁴³⁾ Ориентация не влияла на первую нагрузку на растрескивание, но оказывала влияние до 50 процентов на предел прочности на разрыв при изгибе.Наивысшие значения прочности были достигнуты при размещении в направлении измеренной прочности на разрыв. Stiel et al. сообщили о существенных различиях между горизонтально и вертикально литыми балками при испытании на трехточечный изгиб. ⁽⁴⁴⁾ Волокна в вертикально литых балках располагались слоями, перпендикулярными направлению разливки. В результате прочность на раскалывание и изгиб составляла всего 24 и 34 процента от соответствующих значений для горизонтально отлитых балок.Однако в плите толщиной 39 дюймов (1 м) волокна располагались беспорядочно. Ориентация волокон не оказала существенного влияния на прочность на сжатие и модуль упругости.
Graybeal резюмировал размещение UHPC следующим образом:
Размещение UHPC может последовать сразу за смешиванием или может быть отложено, пока завершаются дополнительные смешивания. Хотя время выдержки до начала реакций гидратации цемента может зависеть от таких факторов, как температура и химические ускорители, часто требуется несколько часов, прежде чем UHPC начнет схватываться.В течение продолжительного времени пребывания UHPC не следует допускать самовысыхания.
Заливка бетона, армированного фиброй, требует особого внимания при выполнении работ по укладке. UHPC имеют тенденцию проявлять реологические свойства, аналогичные обычным самоуплотняющимся бетонам, что, возможно, требует дополнительной подготовки формы, но также позволяет снизить усилия во время заливки. Внутренняя вибрация UHPC не рекомендуется из-за армирования волокном, но ограниченная внешняя вибрация может использоваться как средство для облегчения выпуска захваченного воздуха.(стр. 3) ⁽¹⁾
Для балок UHPC, используемых на мосту Route 624 через Кэт-Пойнт-Крик в Ричмонде, штат Вирджиния, подрядчик должен был использовать завод, прошедший предварительную квалификацию для производства UHPC, и присутствие представителя производителя UHPC. ⁽⁴⁵⁾ UHPC смешивали партиями по 4 ярда ³ (3 м ³) в двухвальном смесителе 8 ярдов ³ (6 м ³) и выгружали в готовую машину. автобетоносмеситель для доставки. На загрузку смеси, перемешивание UHPC и разгрузку смесителя требовалось от 20 до 25 минут.
При выгрузке из грузовика в смеси наблюдались цементные шарики. Это было связано с воздействием влаги на пакеты во время хранения. Смесь сливалась в один конец балки и позволяла течь. Только ограниченная внешняя вибрация применялась в течение 1-2 секунд.
ОТВЕРЖДЕНИЕ
При отверждении UHPC учитываются два различных компонента, а именно температура и влажность. Как и в случае любого вяжущего композитного материала, поддержание соответствующей температуры имеет решающее значение для достижения желаемой скорости вяжущих реакций.Кроме того, учитывая низкое содержание воды в UHPC, исключение потерь внутренней воды путем герметизации системы или поддержания среды с высокой влажностью также имеет решающее значение.
Отверждение UHPC происходит в два этапа. ^(1,46) Учитывая, что UHPC имеет тенденцию демонстрировать период бездействия перед начальным схватыванием, начальная фаза отверждения состоит из поддержания соответствующей температуры при одновременном предотвращении потери влаги до тех пор, пока не произойдет схватывание и не произойдет быстрый рост механических свойств.Вторая фаза отверждения может включать или не включать условия повышенной температуры и среду с высокой влажностью, в зависимости от того, желательно ли ускоренное достижение конкретных характеристик материала.
Graybeal сообщил о обширной программе по определению свойств материала UHPC с использованием четырех различных процедур отверждения после схватывания. ⁽²²⁾ Они включали отверждение паром при 194 ° F (90 ° C) или 140 ° F (60 ° C) в течение 48 часов, начиная примерно через 24 часа после литья; отверждение паром при 194 ° F (90 ° C), начиная через 15 дней стандартного отверждения; и отверждение при стандартных лабораторных температурах до испытательного возраста.
Эти три метода отверждения паром увеличили измеренную прочность на сжатие и модуль упругости, снизили ползучесть, практически устранили усадку при высыхании, снизили проницаемость для ионов хлора и повысили стойкость к истиранию. Улучшения, достигнутые за счет более низкой температуры пара и замедленного отверждения паром, были немного меньше, чем достигаемые при отверждении паром при более высокой температуре. Образцы, отвержденные паром при 194 ° F (90 ° C) через 24 часа, достигли своей полной прочности на сжатие в течение 4 дней после литья.В главе 3 этого отчета представлены более подробные сведения о результатах испытаний.
Более поздняя работа Graybeal была сосредоточена на характеристике характеристик UHPC, отверждаемого окружающей средой. ⁽⁴⁷⁾ Это исследование основано на признании того факта, что ускоренное отверждение в паровой среде часто нецелесообразно, а также что свойства полимера UHPC, отверждаемые при комнатной температуре, подходят для многих областей применения.
Ay сравнил прочность на сжатие 4-дюймовых (100 мм) кубов, отвержденных следующими тремя методами: ⁽⁴⁸⁾
Отверждение в воде за 1 час до испытания.
Отверждение в воде в течение 5 дней с последующей отверждением на воздухе.
Уплотнение кубиков полиэтиленовой пленкой и последующее хранение их при температуре 68 ° F (20 ° C) до испытания.
Кубики из UHPC, хранящиеся в воде с последующей отверждением на воздухе, имели немного более высокую прочность на сжатие, чем кубы, отвержденные двумя другими методами.
Прочность на сжатие UHPC может быть значительно увеличена за счет термического отверждения после отверждения. ⁽⁴⁹⁾ Хайнц и Людвиг показали, что термическое отверждение при различных температурах от 149 до 356 ° F (от 65 до 180 ° C) дает 28-дневную прочность на сжатие до 41 ksi (280 МПа) по сравнению с прочностью 25 и 27 ksi (178 и 189 МПа) при отверждении при 68 ° F (20 ° C).Более высокие температуры отверждения привели к более высокой прочности на сжатие. Кроме того, прочность в конце периода отверждения примерно через 48 часов после литья была примерно такой же, как и соответствующие 28-дневные значения прочности. Авторы также пришли к выводу, что отверждение при 194 ° F (90 ° C) не представляет опасности замедленного образования эттрингита. ⁽⁴⁹⁾
Schachinger et al. наблюдали, что первоначальное отверждение при 68 ° F (20 ° C) в течение 5 дней с последующим тепловым отверждением при температуре от 122 до 149 ° F (от 50 до 65 ° C) было наиболее благоприятной комбинацией для достижения высокой прочности в возрасте до 28 дней. .⁽⁵⁰⁾ Прочность на сжатие в диапазоне от 36 до 43,5 ksi (от 250 до 300 МПа) была достигнута в возрасте от 6 до 8 лет.
Heinz et al. достигли прочности на сжатие выше 29 ksi (200 МПа) в возрасте 24 часов после 8 часов хранения при 68 ° F (20 ° C) с последующими 8 часами при 194 ° F (90 ° C) в воде. ⁽⁵¹⁾ Более длительные периоды первоначального хранения или термообработки привели к более высокой прочности, когда измельченный гранулированный доменный шлак был включен в UHPC. Авторы добились максимальной прочности, включив летучую золу и обработав UHPC в автоклаве в течение 8 часов при 300 ° F (150 ° C).
Massidda et al. показали, что автоклавирование при температуре 356 ° F (180 ° C) и 145 фунт / кв. дюйм (1 МПа) с насыщенным паром дает более высокую прочность на сжатие и изгиб по сравнению с образцами, отвержденными при 68 ° F (20 ° C). ⁽⁵²⁾
КОНТРОЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ
В тестах контроля качества UHPC в Соединенных Штатах обычно использовались те же или аналогичные тесты, что и для обычного бетона или строительного раствора с модификациями или без них. Измеряются свойства как свежего, так и затвердевшего бетона.
Поток UHPC часто измеряется с использованием ASTM C1437 — Стандартный метод испытания потока гидравлического цементного раствора. ^(1,53) Этот метод испытаний предназначен для использования со строительными растворами, проявляющими свойства пластичности до текучести, и поэтому он часто подходит для свежего UHPC. В этом тесте измеряется как начальный, так и динамический расход. Тест завершается сразу после смешивания, чтобы оценить однородность смесей и пригодность для заливки. ⁽¹⁾ На мосту Route 24 через Кэт-Пойнт-Крик, минимальный динамический поток составлял 9 дюймов (230 мм), чтобы обеспечить удовлетворительную обрабатываемость.⁽⁴⁵⁾
Поскольку для разных приложений разрабатываются разные версии UHPC, потребуются альтернативные тесты работоспособности. Для более жесткого, не самоукрепляющегося UHPC может быть подходящим ASTM C143 — Стандартный метод испытаний на оседание гидравлического цементного бетона. ⁽⁵⁴⁾ Шеффлер и Шмидт сообщили, что возможна разработка составов из жесткого UHPC для таких применений, как беление дорожных покрытий. ⁽⁵⁵⁾
Время начального и окончательного схватывания UHPC может быть больше, чем время схватывания многих обычных вяжущих материалов.Время схватывания сильно зависит от температуры отверждения. ⁽⁴⁷⁾ Graybeal измерил начальное время схватывания в диапазоне от 70 минут до 15 часов для различных составов UHPC, используя метод испытания T 197 Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) на стойкость к проникновению. ^(22,56,57) Соответствующее время окончательного схватывания составляло от 5 до 20 часов.
Испытания UHPC на сжатие часто выполняются с использованием модифицированной версии ASTM C39 — Стандартный метод испытаний прочности на сжатие цилиндрических образцов бетона.⁽⁵⁸⁾ Метод испытания модифицирован для включения увеличенной скорости нагрузки 150 фунтов на квадратный дюйм / секунду (1 МПа / секунду) в ответ на высокую прочность на сжатие, которую демонстрирует UHPC. ⁽⁴⁷⁾ Надлежащая подготовка торцов цилиндров имеет решающее значение, поскольку неплоские или непараллельные торцевые поверхности могут вызвать снижение наблюдаемой прочности на сжатие. ⁽¹⁾ Подготовка торцевой поверхности цилиндров с прочностью на сжатие в раннем возрасте ниже 12 тыс. Фунтов на квадратный дюйм может быть выполнена с использованием нескольких методов, включая покрытие в соответствии с ASTM C617.^(1,47,59) Цилиндры повышенной прочности должны иметь концы шлифованных концов с точностью до 0,5 градуса. ⁽⁵⁸⁾
Было показано, что цилиндры меньшего размера обеспечивают прочность, эквивалентную цилиндрам традиционного размера. Graybeal сообщил, что цилиндры размером 3 на 6 дюймов (76 на 152 мм) показали ту же прочность, что и цилиндры размером 4 на 8 дюймов (102 на 203 мм), при этом позволяя использовать значительно меньшую производительность испытательной машины. ^(22,60) Использование цилиндров размером 2 на 4 дюйма (51 на 102 мм) не рекомендовалось из-за повышенной дисперсии результатов.
Исследования показали, что ASTM C109 — Стандартный метод испытания гидравлических цементных растворов на сжатие (с использованием 2-дюймовых (50-мм) кубических образцов) также может применяться к UHPC. ⁽⁶¹⁾ Graybeal сообщил, что 2-дюймовые, 2,8-дюймовые и 4-дюймовые кубы продемонстрировали прочность на сжатие примерно на 7 процентов выше, чем у кубов размером 3 на 6 дюймов и 4 на 8 дюймов (76 дюймов). на 152-мм и 102-на 203-мм) цилиндры. ^(22,60) О подобных результатах сообщили Alhborn и Kollmorgen.⁽⁶²⁾
На американском мосту Route 6 через Кег-Крик в округе Поттаватоми, штат Айова, UHPC использовался в продольных и поперечных швах между бетонными панелями настила. ⁽⁶³⁾ Особые условия для проекта требовали от подрядчика отливки двенадцати цилиндров размером 3 на 6 дюймов (75 на 150 мм) для проверки прочности бетона на сжатие. ⁽⁶⁴⁾ Три цилиндра должны были быть испытаны для проверки 10,0 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (69 МПа) за 96 часов, три — для проверки 15,0 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (103 МПа) для открытия моста для движения транспорта и три — через 28 дней.Остальные три экземпляра рассматривались как резервные. Концы образцов должны были быть отшлифованы до плоскостности 1 градус.
Для литых в полевых условиях соединений UHPC Департамент транспорта штата Нью-Йорк (NYSDOT) также требует отливки двенадцати цилиндров размером 3 на 6 дюймов (75 на 150 мм) для испытаний в наборах по три. ⁽⁶⁵⁾ Один набор тестируется через 4 дня, один набор — через 28 дней, один набор должен быть доставлен в NYSDOT, а один набор рассматривается как резерв.
Для квалификационных испытаний предлагаемой смеси UHPC NYSDOT требует, чтобы было отлито как минимум шестьдесят четыре 2-дюймовых (50 мм) куба.Возраст тестирования — 4, 7, 14 и 28 дней. Минимальная прочность на сжатие составляет 14,3 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (100 МПа) через 4 дня и 21,8 тыс. Фунтов на квадратный дюйм (150 МПа) через 28 дней.
Фрелих и Шмидт исследовали повторяемость и воспроизводимость методов испытаний для свежего UHPC. ⁽⁶⁶⁾ Они заметили, что на значения измеренных свойств свежей продукции влияют время измерения, оборудование для смешивания, лабораторные условия, оператор и содержание воздушных пустот. Авторы пришли к выводу, что тесты контроля качества следует проводить через 30 минут после начала смешивания и что консистенция текучести должна быть измерена с помощью теста на оседающую текучесть.
ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛОВ И ПРОДУКЦИИ
Составляющие материалы UHPC обычно состоят из портландцемента, мелкого песка, молотого кварца, HRWR, ускоряющей добавки, стальных волокон и воды. Как класс, UHPC имеют высокое содержание вяжущих материалов и очень низкое соотношение воды-вяжущих материалов. UHPC можно смешивать в обычных смесителях, но время смешивания UHPC больше, чем для обычного бетона. Метод размещения UHPC влияет на ориентацию и дисперсию волокон, что влияет на свойства UHPC при растяжении.Свойства UHPC зависят от метода, продолжительности и типа отверждения. Как и в случае с обычным бетоном, отверждение при нагревании ускоряет развитие прочности и связанных с этим свойств. Отсрочка подачи тепла на несколько дней может улучшить измеряемые свойства, хотя это может быть несовместимо с быстрым производством при операциях сборного железобетона. Цилиндры меньшего размера использовались в контроле качества для измерения прочности на сжатие.
Экспериментальное исследование сверхлегкого (
Тип сверхлегкого (<300 кг / м ³) пенобетона (FC), который может использоваться как новый энергосберегающий и защищающий окружающую среду строительный материал и особенно подходит для Выполнена теплоизоляция наружных стен здания.Сообщалось о влиянии различных смешанных количеств летучей золы, активатора летучей золы, соотношения WC (WC) и пенообразователя (FA) на прочность на сжатие FC. Экспериментальное исследование показало, что (1) добавление летучей золы снижает прочность FC и что соответствующее количество смешиваемой золы в этой сверхлегкой системе FC не должно превышать 45%; (2) с увеличением количества активатора летучей золы прочность образца FC заметно увеличивается, и подходящее количество активатора летучей золы для смешивания составляет 2.5%; (3) оптимизированная пропорция отношения WC составляет 0,45, и FC, который был произведен в соответствии с этой пропорцией, имеет относительно высокую прочность на сжатие; (4) при увеличении количества смешиваемой FA прочность на сжатие FC заметно снижается, и оптимальное количество смешиваемой FA в этом эксперименте составляет 3,5%.
1. Введение
Пенобетон (ПБ) относится к более широкой категории ячеистых бетонов, в которых воздушные пустоты задерживаются в матрице раствора с помощью подходящего аэрирующего агента [1–4].Он легкий, имеет влагозащиту, противопожарную защиту, звукоизоляцию и хорошую теплоизоляцию; поэтому он успешно применяется в проектах по цементированию нефтяных скважин, используется в качестве засыпочного материала при земляных работах, а также для звуко- и теплоизоляции строительных панелей, противопожарных стен, энергопоглощающих прокладок на дорогах, дорожных оснований, строительных конструкций. насыпь, фундаменты, геотехнические и шахтные приложения [5–7].
Исследователи успешно создали ТК в диапазоне плотностей 300–1800 кг / м3 ³ [2–4, 8, 9], как тип базовых материалов; Способы получения пены и свойства FC широко изучены.Ниже приведены некоторые примеры.
(i) Составляющие базовой смеси . В дополнение к обычному портландцементу в быстротвердеющем портландцементе использовались высокоглиноземистые и сульфоалюминат кальция для сокращения времени схватывания и улучшения ранней прочности пенобетона. В дополнение к цементу, многие типы материалов, такие как летучая зола кремнезема, известковый мел, дробленый бетон, зола мусоросжигательного завода, переработанное стекло, формовочный песок, карьерный мелкозернистый материал, пенополистирол, скорлупа масличной пальмы и мелочь Lytag, были использованы для уменьшения плотность пенобетона и / или использовать отходы / вторсырье [3, 5, 6, 10, 11].
(ii) Способы производства пены . Были использованы химическое расширение и механическое вспенивание. При химическом вспенивании вспенивающий агент (FA), такой как алюминиевый порошок, CaH ₂, TiH ₂ или MgH ₂, смешивается с ингредиентами базовой смеси, и в процессе смешивания пена образуется из химические реакции, образующие ячеистую структуру бетона. При механическом вспенивании пена готовится заранее с помощью специального устройства — пеногенератора, где вода и химическая примесь смешиваются в определенной пропорции, а предварительно полученная пена механически смешивается с бетонной смесью.После формования бетон затвердевает при нормальных атмосферных условиях [3, 12, 13].
(iii) Свойства FC . Физические свойства (усадка при высыхании, плотность, пористость, система воздушных пустот и сорбция), механические свойства (прочность на сжатие, предел прочности, модуль упругости и прогнозные модели), долговечность и функциональные характеристики (теплопроводность, акустические свойства и огнестойкость) широко обсуждались [5, 6, 14–19].
Во многих вышеупомянутых исследованиях FC использовался цемент в качестве одного из основных материалов. Однако цемент — это строительный материал с высоким энергопотреблением и серьезным загрязнением окружающей среды. Таким образом, традиционный производимый продукт FC противоречит методам разработки экологически чистых строительных материалов, хотя многие экспериментальные и теоретические исследования проводились путем добавления определенного количества промышленных отходов, таких как летучая зола и шлак, в цемент; например, Nambiar и Ramamurthy [10] использовали летучую золу для производства FC с плотностями 1000, 1250 и 1500 кг / м ³.Kearsley и Wainwright [5, 6, 17] пришли к выводу, что долговременные свойства FC можно улучшить, заменив 75% цемента летучей золой. До сих пор было проведено мало экспериментальных исследований влияния высокого содержания летучей золы на прочность на сжатие сверхлегкого (<300 кг / м ³) FC. Однако по мере того, как сфера применения FC становится все шире и шире, требуется все больше и больше сверхлегких (<300 кг / м ³) FC, например, теплоизоляционный материал для строительства наружных стен, засыпной материал для теплосохраняющих труб, фундамент. для автомобильных дорог и так далее.В этих приложениях требования к прочности на сжатие не очень высоки; обычно достаточно 0,3 ~ 0,5 МПа.
В этом исследовании был произведен тип сверхлегкого (<300 кг / м ³) FC, который может быть использован в качестве нового энергосберегающего и экологически безопасного строительного материала и особенно подходит для теплоизоляции. возведения наружных стен. Сообщалось о влиянии различных смешанных количеств летучей золы, активатора летучей золы, соотношения WC и FA на прочность на сжатие FC.
2. Экспериментальные программы
2.1. Материалы
(i) Цемент . Цемент, использованный в этом исследовании, был стандартным китайским портландцементом 425 [20]. Его плотность составляет 3100 кг / м 3 ³, а его химический состав приведен в таблице 1.
9099,4 — Потери при воспламенении
ii) Летучая зола
.Однокомпонентная зола (pfa) с электростанции Yaomeng в Пиндиншане, Китай, которая использовалась как сухая и просеивалась для удаления некоторых крупных частиц. Количество частиц диаметром более 45 мм контролировали на уровне менее 12,5%. Его технические характеристики соответствовали результату, зафиксированному в документе «Зола уноса, используемая в цементе и бетоне» GB / T1596-2005 [21], а химический состав показан в таблице 1.
(iii) Пенообразователь (FA) . Концентрация перекиси водорода составляет 27,5%; он реагирует с катализатором (MnO ₂) с образованием газообразного кислорода в процессе производства FC.Уравнение реакции следующее:
(iv) Стабилизатор пены . Это белый порошок собственного производства. Он состоит из триэтаноламина (20%), полиакриламида (40%) и гидроксипропилметилцеллюлозы (40%), его количество в смеси составляет 1% FA, и его основная функция заключается в улучшении вязкости суспензии.
(v) Активатор летучей золы . Самодельная; основным компонентом является белый порошок CaO (80%), а другие компоненты включают NaOH (8%) и Na ₂ SO ₄ (12%).Принцип активации CaO заключается в следующем: химическая активность летучей золы обусловлена растворимыми SiO ₂ и Al ₂ O ₃ в стекловидном теле, и они могут реагировать с CaO в присутствии воды, образуя гидратированные силикат кальция, и после этого появится прочность. Уравнения реакции следующие: Функция NaOH заключается в переводе раствора в щелочную среду, которая может стать основой для реакции золы. OH ^— вызовет разрыв связи Si – O, Al – O, что увеличит скорость гидратации.Функция Na ₂ SO ₄ заключается в основном в ускорении скорости и повышении уровня активации возбуждения летучей золы. Это связано с тем, что при наличии Ca ²⁺ он может реагировать с AlO ^2-, образуя гидратированный алюминат кальция. Он может покрывать частицы летучей золы и образовывать волокнистый слой, причем близкая степень меньше, чем C – S – H, что более выгодно для диффузии Ca ²⁺ в частицы летучей золы.
(vi) Катализатор. Это порошок диоксида марганца (MnO ₂); его молекулярная масса 86.94 (г / моль).
2.2. Испытательное оборудование
(i) Высокоскоростной смеситель: автоконтроль со скоростью вращения 0 ~ 1200 об / мин. (Ii) Стандартный прибор для проверки консистенции и времени схватывания цемента (Vicat Apparatus) . (Iii) Воронка консистенции цементного раствора: производства Hebei Guanghua Weiye Construction Instrument Factory, вместимостью 1725 мл. (Iv) Многофункциональная машина для испытаний на механику горных пород (RMT): в нашем институте была разработана серия систем RMT. Машина имеет уникальный многофункциональный дизайн и технологию управления; он может проводить много типов испытаний, таких как одноосное сжатие, трехосное сжатие, растяжение, сдвиг и усталостные испытания.Максимальная нагрузка составляет 1 МН, а максимальное ограничивающее давление — 50 МПа. (V) Сушильная печь с электротермическим выдувом типа OL-103. (Vi) Камера для отверждения при постоянной температуре и влажности: Пекинский северный экспериментальный аппарат Хуачуан Co., Ltd.
2.3. Приготовление FC
(i) Добавьте воду в другие материалы, такие как цемент, летучая зола, стабилизатор пены и активатор летучей золы, кроме FA, и равномерно перемешайте, поддерживая температуру суспензии примерно 45 ° C. Обычно этот процесс длится примерно 5 минут.(ii) При перемешивании на высокой скорости быстро добавьте FA и продолжайте перемешивание в течение приблизительно 30 секунд. (iii) Вылейте равномерно перемешанную суспензию в форму размером 1200 мм × 900 мм × 350 мм и подождите, пока она не вспенится; процесс вспенивания показан на рисунке 1. (iv) Разобрать форму через 2 часа и держать ее в камере для отверждения с постоянной температурой и влажностью до окончания периода испытаний. Для проведения теста используйте образец размером 100 мм × 100 мм × 100 мм; структура пор показана на рисунке 2.

Весь процесс приготовления FC с использованием химического вспенивания можно резюмировать как процесс динамического баланса.В процессе разработки эксперимента необходимо тщательно учитывать плотность суспензии, скорость вспенивания, скорость конденсации суспензии, добавляемое количество FA и другие факторы, влияющие на получение относительно высококачественного продукта. Ключом к формированию структуры FC с использованием химического вспенивания является обеспечение соответствия скорости вспенивания скорости схватывания и затвердевания суспензии.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Влияние количества золы в смеси на прочность на сжатие
Прочность FC напрямую зависит от доли загущенного материала.Большие пропорции бетона в загущенном материале соответствуют более высокой прочности продукта. В системе цементно-летучая зола массовое использование летучей золы резко снижает прочность бетона, что особенно очевидно в сверхлегких ТЭ на основе цементно-летучей золы [5, 6, 18]. Следовательно, количество летучей золы в сверхлегких продуктах FC значительно ограничено. Тем не менее, умеренное количество активатора летучей золы может эффективно улучшить начальную прочность продуктов [22], что также полезно для сокращения времени очистки продуктов и повышения эффективности производства.Для FC с фиксированным количеством смешиваемой золы-уноса-активатора 2,5% и насыпной плотностью в сухом состоянии 290 кг / м ³ прочность продуктов 28 d уменьшается по мере увеличения содержания золы-уноса, как показано на Рисунке 3.

Когда содержание летучей золы меньше 45%, тенденция к снижению прочности продукта является умеренной: при изменении количества смеси с 30% до 45% прочность снижается на 0,14 МПа. Однако, когда содержание летучей золы превышает 45%, тенденция к снижению прочности продукта усиливается: когда количество смеси изменяется с 45% до 55%, прочность снижается на 0.37 МПа, а прочность продукта составляла всего 0,15 МПа при содержании летучей золы 55%. Следовательно, для практической осуществимости соответствующее количество летучей золы в этой сверхлегкой системе FC не должно превышать 45%.
3.2. Влияние количества активатора золы-уноса в смеси на прочность на сжатие
Прочность FC напрямую связана с долей цемента в цементирующих материалах, и многие исследователи изучали активацию реакционной способности природных пуццоланов и летучей золы [22– 25].В этом исследовании активатор золы-уноса изготовлен самостоятельно, и его основным компонентом является CaO. Механизм активации летучей золы СаО можно объяснить следующим образом. Вещество в извести, которое в конечном итоге влияет на активность летучей золы, — это Ca (OH) ₂; Ca (OH) ₂ может обеспечить OH ^— для раскрытия химических связей между Si – O и Al – O и Ca ²⁺ для создания гидравлических цементирующих материалов путем гидратации летучей золы. Однако в реакции должно быть умеренное количество сульфата, чтобы быстро, полностью и экономично активировать летучую золу при нормальной температуре и давлении.Следовательно, количество самодельного активатора летучей золы в смеси имеет решающее значение для активирования прочности летучей золы.
Влияние смешиваемого количества активатора золы-уноса на прочность на сжатие FC, который имеет фиксированное содержание золы-уноса с внутренними присадками 45% и насыпную плотность в сухом состоянии 290 кг / м ³, показано на рисунке 4. Как показано на рисунке 4, прочность образца FC заметно увеличивается с увеличением количества активатора летучей золы. При смешивании количества активатора летучей золы более 2.5% увеличение прочности FC имеет тенденцию к выравниванию, что означает, что смешиваемое количество активатора летучей золы имеет оптимальное значение. В этой сверхлегкой системе FC соответствующее количество активатора летучей золы составляет 2,5%.

3.3. Влияние соотношения WC на прочность на сжатие
Отношение WC — еще один важный фактор, который может влиять на характеристики FC [5, 6]. При приготовлении FC химическим вспениванием скорость загустевания и скорость вспенивания суспензии должны в высокой степени совпадать, что указывает на то, что вспенивание и статическое поддержание суспензии синхронизированы.В процессе приготовления FC соотношение WC существенно влияет на всю технологию приготовления: когда соотношение WC слишком низкое, а суспензия слишком густая, это препятствует полному диспергированию FA и приводит к частичному усилению пенообразования и образованию больших пузырей; кроме того, время начального схватывания суспензии заметно короткое, если соотношение WC низкое. Если суспензия затвердеет до завершения процедуры вспенивания FA, продукты будут перенапряжены внутри и появятся дефекты. Когда соотношение WC чрезмерно велико, а плотность суспензии чрезмерно низкая, конденсация и повышение жесткости суспензии отстают от вспенивания FA, что приведет к разрушению FC на более поздней стадии.Влияние соотношения WC на прочность на сжатие FC показано на рисунке 5. Когда соотношение WC увеличивается с 0,40 до 0,50, прочность на сжатие образца сначала увеличивается, а затем уменьшается, поскольку в этом диапазоне соотношения WC консистенция жижа умеренная, а газы равномерно рассеиваются в жиже; таким образом, FA полностью вспенивается, и объем суспензии неуклонно увеличивается. Между тем, структура пор хорошо закреплена, поскольку начальная скорость схватывания суспензии соответствует скорости вспенивания FA.Таким образом, прочность на сжатие образца относительно высока. Когда соотношение WC увеличивается с 0,45 до 0,50, плотность суспензии слишком мала, и газ очень легко вырывается с поверхности образца и оставляет трещины и сквозные отверстия в образце, что снижает прочность образца. Кроме того, поскольку соотношение WC слишком велико, время коагуляции больше, чем время вспенивания везиканта; на более поздней стадии вспенивания части пор сливаются, что снижает равномерность и значительно снижает прочность пористой структуры в образце.Поэтому в эксперименте оптимальное соотношение WC составляет 0,45. FC, который был произведен с таким соотношением WC, имеет относительно высокую прочность на сжатие.

3.4. Влияние ТВС на прочность на сжатие
ТВС является одним из основных сырьевых материалов для получения ТЭ. FA вызывает химические реакции в равномерно перемешиваемой суспензии, в результате которых образуется много газа. Газ рассеивается внутри раствора и постепенно фиксируется в затвердевшем бетоне по мере его конденсации; наконец, газ образует ровную и устойчивую везикулярную структуру.На рисунке 6 показано влияние количества смеси FA на 28-дневную прочность FC на сжатие. Из рисунка 6 видно, что прочность на сжатие FC уменьшается по мере увеличения количества смеси FA, поскольку количество воздушных отверстий внутри FC также увеличивается, а стенки воздушных отверстий становятся тоньше. Следовательно, объемная плотность в сухом состоянии FC уменьшается, а вместе с ним и прочность. Наблюдается, что стенка поры образца с добавкой 3% H ₂ O ₂ является самой толстой и почти не имеет взаимосвязанных пор; таким образом, этот образец имеет максимальную прочность на сжатие.Стенка поры образца с содержанием смеси 4,5% H ₂ O ₂ является самой тонкой с множеством взаимосвязанных пор; таким образом, он имеет минимальную прочность. Для образца, который был изготовлен с использованием ТВС с содержанием примеси H ₂ O ₂ 3,5%, толщина стенки пор и структура пор являются относительно подходящими, а прочность также квалифицируется с учетом требований сохранения тепла внешняя стена. Следовательно, оптимальное количество примеси ЖК в данном эксперименте — 3.5%.

4. Выводы
Был произведен тип сверхлегкого (<300 кг / м ³) ТЭ. Экспериментально изучалось влияние различных смешиваемых количеств летучей золы, активатора летучей золы, соотношения WC и FA на прочность на сжатие FC, и их можно резюмировать следующим образом. (1) Плотность суспензии, скорость вспенивания, конденсация скорость суспензии, добавляемое количество FA и другие влияющие факторы необходимо тщательно учитывать, чтобы приготовить продукт относительно высокого качества.При формировании структур FC с использованием химического вспенивания скорость вспенивания должна соответствовать скорости схватывания и твердения суспензии. (2) Когда содержание летучей золы меньше 45%, прочность продукта умеренно снижается, тогда как при содержании летучей золы больше 45%, прочность продукта быстро снижается. Для практической осуществимости соответствующее количество смешиваемой золы-уноса в этой сверхлегкой системе FC не должно превышать 45%. (3) С увеличением количества активатора золы-уноса прочность образца FC заметно увеличивается.Когда количество активатора летучей золы в смеси превышает 2,5%, увеличение прочности FC имеет тенденцию к выравниванию. В этой сверхлегкой системе FC соответствующее количество активатора летучей золы в смеси составляет 2,5%. (4) В эксперименте оптимизированная пропорция WC составляет 0,45. FC, который был произведен с этой пропорцией, имеет относительно высокую прочность на сжатие. (5) С увеличением количества добавки FA, прочность на сжатие FC заметно уменьшается. Толщина стенки пор и структура пор образца, полученного с использованием ТВС с добавкой 3 H ₂ O ₂.5% являются относительно подходящими, а прочность также удовлетворяет требованию сохранения тепла наружной стены. Поэтому оптимальное количество примеси ЖК в данном эксперименте составляет 3,5%.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.
Благодарности
Эта работа была поддержана Национальной программой по проекту ключевых фундаментальных исследований (программа 973) (грант № 2013CB036006), Национальным фондом естественных наук Китая (гранты №№.51208499, 41102193 и 51109207), Постдокторский научный фонд Китая (2014M550365) и Национальный научный фонд для выдающихся молодых ученых Китая (грант № 51225902).
Свойства бетона при повышенных температурах
Огнестойкость бетонных конструктивных элементов зависит от тепловых, механических и деформационных свойств бетона. Эти свойства значительно зависят от температуры, а также от состава и характеристик бетонной смеси, а также от скорости нагрева и других условий окружающей среды.В этой главе описаны основные характеристики бетона. Обсуждаются различные свойства, которые влияют на характеристики огнестойкости, а также роль этих свойств в огнестойкости. Представлено изменение термических, механических, деформационных и откольных свойств в зависимости от температуры для различных типов бетона.
1. Введение
Бетон широко используется в качестве основного конструкционного материала в строительстве благодаря многочисленным преимуществам, таким как прочность, долговечность, простота изготовления и негорючие свойства, которыми он обладает по сравнению с другими строительными материалами.Бетонные конструктивные элементы при использовании в зданиях должны удовлетворять соответствующим требованиям пожарной безопасности, указанным в строительных нормах [1–4]. Это связано с тем, что пожар представляет собой одно из самых тяжелых условий окружающей среды, которым могут подвергаться конструкции; поэтому обеспечение соответствующих мер противопожарной безопасности для элементов конструкции является важным аспектом проектирования здания.
Меры пожарной безопасности конструктивных элементов измеряются с точки зрения огнестойкости, которая представляет собой продолжительность, в течение которой конструктивный элемент проявляет сопротивление в отношении структурной целостности, стабильности и передачи температуры [5, 6].Бетон обычно обеспечивает лучшую огнестойкость из всех строительных материалов [7]. Эта превосходная огнестойкость обеспечивается материалами, составляющими бетон (например, цемент и заполнители), которые при химическом соединении образуют по существу инертный материал с низкой теплопроводностью, высокой теплоемкостью и более медленным ухудшением прочности с температурой. Именно эта низкая скорость теплопередачи и потери прочности позволяют бетону действовать как эффективный противопожарный щит не только между соседними помещениями, но и защищать себя от повреждений при пожаре.
Поведение бетонного конструктивного элемента, подверженного воздействию огня, частично зависит от термических, механических и деформационных свойств бетона, из которого он состоит. Подобно другим материалам, теплофизические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях. Эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона. Прочность бетона существенно влияет на его свойства как при комнатной, так и при высоких температурах.Свойства высокопрочного бетона (HSC) изменяются в зависимости от температуры иначе, чем свойства бетона нормальной прочности (NSC). Это изменение более выражено для механических свойств, на которые влияют прочность, влажность, плотность, скорость нагрева, количество микрокремнезема и пористость.
На практике огнестойкость конструктивных элементов оценивалась в основном с помощью стандартных огнестойких испытаний [8]. Однако в последние годы использование численных методов для расчета огнестойкости конструктивных элементов получает все большее распространение, поскольку эти методы расчета гораздо менее затратны и требуют много времени [9].Когда элемент конструкции подвергается определенному температурно-временному воздействию во время пожара, это воздействие вызовет предсказуемое распределение температуры в элементе. Повышенные температуры вызывают деформации и изменение свойств материалов, из которых изготовлен элемент конструкции. Зная о деформациях и изменениях свойств, обычные методы строительной механики могут применяться для прогнозирования характеристик огнестойкости конструктивного элемента. Наличие свойств материала при повышенной температуре позволяет использовать математический подход для прогнозирования огнестойкости элементов конструкции [10, 11].
Очевидно, общая информация о свойствах бетона при комнатной температуре редко применима для расчета огнестойкости [12]. Поэтому крайне важно, чтобы практикующий специалист по пожарной безопасности знал, как расширить, исходя из априорных соображений, полезность скудных данных о свойствах, которые могут быть собраны из технической литературы. Кроме того, знание уникальных характеристик, таких как растрескивание бетона в результате пожара, имеет решающее значение для определения огнестойкости бетонных элементов конструкции.
2. Свойства, влияющие на огнестойкость
2.1. Общие сведения
На огнестойкость железобетонных (ЖБ) элементов влияют характеристики составляющих материалов, а именно, бетона и арматурной стали. К ним относятся (а) термические свойства, (б) механические свойства, (в) деформационные свойства и (г) специфические характеристики материала, такие как растрескивание бетона. Тепловые свойства определяют степень теплопередачи к элементу конструкции, тогда как механические свойства составляющих материалов определяют степень потери прочности и ухудшения жесткости элемента.Деформационные свойства в сочетании с механическими свойствами определяют степень деформаций и деформаций в элементе конструкции. Кроме того, растрескивание бетона в результате пожара может сыграть значительную роль в пожарных характеристиках элементов RC [13]. Все эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона, а также арматурной стали [12]. Изменение свойств бетона, вызванное температурой, намного сложнее, чем изменение свойств арматурной стали, из-за миграции влаги, а также значительного различия ингредиентов в различных типах бетона.Таким образом, основное внимание в этой главе уделяется влиянию температуры на свойства бетона. Влияние температуры на свойства стальной арматуры можно найти в других работах [4, 12].
Бетон доступен в различных формах, и его часто группируют по разным категориям в зависимости от веса (как обычный и легкий бетон), прочности (как бетон нормальной прочности, высокопрочного и сверхвысокопрочного бетона), наличия волокон (как простой бетон). и бетон, армированный фиброй), и производительность (как обычный бетон, так и бетон с высокими эксплуатационными характеристиками).Специалисты по пожарной безопасности также подразделяют бетон с нормальным весом на силикатный (кремнистый) и карбонатный (известняковый) бетон, в зависимости от состава основного заполнителя. Кроме того, когда небольшое количество прерывистых волокон (стальных или полипропиленовых) добавляется к бетонной смеси для улучшения характеристик, этот бетон называют фибробетоном (FRC). В этом разделе в основном обсуждаются различные свойства обычного бетона. Подчеркивается влияние прочности, веса и волокон на свойства бетона при повышенных температурах.
Традиционно прочность на сжатие бетона составляла от 20 до 50 МПа, который классифицируется как бетон нормальной прочности (НБК). В последние годы стал широко доступен бетон с прочностью на сжатие в диапазоне от 50 до 120 МПа, который называют высокопрочным бетоном (HSC). Когда прочность на сжатие превышает 120 МПа, его часто называют бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHP). Прочность бетона ухудшается с температурой, и на скорость ухудшения прочности сильно влияет прочность бетона на сжатие.
2.2. Термические свойства
Термическими свойствами, которые влияют на повышение и распределение температуры в бетонном конструктивном элементе, являются теплопроводность, удельная теплоемкость, температуропроводность и потеря массы.
Теплопроводность — это свойство материала проводить тепло. Бетон содержит влагу в различных формах, и тип и количество влаги оказывают значительное влияние на теплопроводность. Теплопроводность обычно измеряется с помощью методов испытаний в «установившемся режиме» или «в переходных режимах» [14].Переходные методы предпочтительнее для измерения теплопроводности влажного бетона, чем стационарные методы [15–17], поскольку физико-химические изменения бетона при более высоких температурах вызывают прерывистое направление теплового потока. В среднем теплопроводность обычного бетона нормальной прочности при комнатной температуре составляет от 1,4 до 3,6 Вт / м- ° C [18].
Удельная теплоемкость — это количество тепла на единицу массы, необходимое для изменения температуры материала на один градус, и часто выражается в терминах тепловой (теплоемкости), которая является произведением удельной теплоемкости и плотности.На удельную теплоемкость сильно влияют влажность, тип заполнителя и плотность бетона [19–21]. До 1980-х годов изменение удельной теплоемкости в зависимости от температуры определялось с помощью адиабатической калориметрии. С 1980-х годов дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) была наиболее часто используемой техникой для построения графика кривой за одну развертку температуры при желаемой скорости нагрева [22, 23]. К сожалению, точность метода DSC в определении вклада явной теплоты в кажущуюся удельную теплоемкость может быть не очень хорошей (иногда она может составлять всего ± 20 процентов).Скорость повышения температуры в тестах DSC обычно составляет 5 ° C · мин ^-1. При более высоких скоростях нагрева пики на кривых ДСК имеют тенденцию смещаться в сторону более высоких температур и становиться более резкими. Для температур выше 600 ° C также используется высокотемпературный дифференциальный термический анализатор (DTA) для оценки удельной теплоемкости.
Температуропроводность материала определяется как отношение теплопроводности к объемной удельной теплоемкости материала [24]. Он измеряет скорость передачи тепла от открытой поверхности материала к внутренним слоям.Чем больше коэффициент диффузии, тем быстрее возрастает температура на определенной глубине в материале [12]. Подобно теплопроводности и удельной теплоемкости, коэффициент температуропроводности изменяется с повышением температуры в материале. Температуропроводность,, может быть рассчитана с использованием соотношения где — теплопроводность, — плотность, — удельная теплоемкость материала.
Плотность в высушенном в печи состоянии — это масса единицы объема материала, включающей само твердое вещество и поры, заполненные воздухом.При повышении температуры такие материалы, как бетон, которые имеют большое количество влаги, будут испытывать потерю массы в результате испарения влаги из-за химических реакций. Предполагая, что материал изотропен в отношении своего дилатометрического поведения, его плотность (или массу) при любой температуре можно рассчитать по термогравиметрическим и дилатометрическим кривым [24].
2.3. Механические свойства
К механическим свойствам, определяющим огнестойкость элементов RC, относятся прочность на сжатие и растяжение, модуль упругости и реакция на растяжение составляющих материалов при повышенных температурах.
Прочность бетона на сжатие при повышенной температуре имеет первостепенное значение для расчета огнестойкости. Прочность бетона на сжатие при температуре окружающей среды зависит от водоцементного отношения, переходной зоны раздела заполнитель-паста, условий отверждения, типа и размера заполнителя, типов добавок и типа напряжения [25]. При высокой температуре на прочность на сжатие сильно влияют прочность при комнатной температуре, скорость нагрева и связующие вещества в замесе (например, микрокремнезем, летучая зола и шлак).В отличие от термических свойств при высокой температуре, механические свойства бетона хорошо изучены. Снижение прочности в HSC не является постоянным, и, как сообщают различные авторы, наблюдаются значительные различия в потере прочности.
Прочность бетона на растяжение намного ниже прочности на сжатие из-за легкости, с которой трещины могут распространяться под действием растягивающих нагрузок [26]. Бетон является слабым при растяжении, и для NSC предел прочности на разрыв составляет всего 10% от его прочности на сжатие, а для HSC коэффициент прочности на растяжение еще больше снижается.Таким образом, предел прочности бетона при растяжении часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако это важное свойство, потому что трещины в бетоне обычно возникают из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за прогрессирования микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе конструкции происходит выкрашивание из-за пожара [27]. Прочность бетона на растяжение зависит почти от тех же факторов, что и прочность бетона на сжатие [28, 29].
Еще одно свойство, влияющее на огнестойкость, — это модуль упругости бетона, который уменьшается с температурой. При высокой температуре разрушение гидратированных цементных продуктов и разрыв связей в микроструктуре цементного теста снижает модуль упругости, и степень снижения зависит от потери влаги, ползучести при высокой температуре и типа заполнителя.
2.4. Деформационные свойства
Деформационные свойства, определяющие огнестойкость железобетонных элементов, включают тепловое расширение и ползучесть бетона и арматуры при повышенных температурах.Кроме того, переходная деформация, возникающая при повышенных температурах в бетоне, может усилить деформации в подверженных огню бетонных конструктивных элементах.
Термическое расширение характеризует расширение (или усадку) материала, вызванное нагревом, и определяется как расширение (усадка) единицы длины материала при повышении температуры бетона на один градус. Коэффициент теплового расширения определяется как процентное изменение длины образца на градус повышения температуры.Расширение считается положительным, когда материал удлиняется, и отрицательным (усадкой), когда он укорачивается. Как правило, тепловое расширение материала зависит от температуры и оценивается с помощью дилатометрической кривой, которая является записью частичного изменения линейного размера твердого тела при постоянно увеличивающейся или понижающейся температуре [24]. Тепловое расширение является важным свойством для прогнозирования тепловых напряжений, возникающих в элементе конструкции в условиях пожара.На тепловое расширение бетона обычно влияют тип цемента, содержание воды, тип заполнителя, температура и возраст [15, 30].
Ползучесть, часто называемая деформацией ползучести, определяется как пластическая деформация материала, зависящая от времени. При нормальных напряжениях и температурах окружающей среды деформации из-за ползучести незначительны. Однако при более высоких уровнях напряжения и повышенных температурах скорость деформации, вызванной ползучестью, может быть значительной. Следовательно, основными факторами, влияющими на ползучесть, являются температура, уровень напряжений и их продолжительность [31].Ползучесть бетона обусловлена наличием воды в его микроструктуре [32]. Удовлетворительного объяснения ползучести бетона при повышенных температурах нет.
Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона и не зависит от времени. В основном это вызвано термической несовместимостью заполнителя и цементного теста [6]. Переходная деформация бетона, аналогичная деформации при высокотемпературной ползучести, представляет собой сложное явление, на которое влияют такие факторы, как температура, прочность, влажность, нагрузка и пропорции смеси.
2,5. Выкрашивание
Помимо термических, механических и деформационных свойств, еще одним свойством, которое оказывает значительное влияние на огнестойкость бетонного конструктивного элемента, является выкрашивание [33]. Это свойство уникально для бетона и может быть определяющим фактором при определении огнестойкости структурного элемента RC [34]. Отслаивание определяется как разрыв слоев (кусков) бетона с поверхности бетонного элемента, когда он подвергается воздействию высоких и быстро растущих температур, например, при пожарах.Отслаивание может произойти вскоре после воздействия быстрого нагрева и может сопровождаться сильными взрывами или может произойти на более поздних стадиях пожара, когда бетон стал настолько слабым после нагрева, что при образовании трещин куски бетона отваливаются от поверхности. конкретный член. Последствия ограничены до тех пор, пока степень повреждения невелика, но обширное выкрашивание может привести к ранней потере стабильности и целостности. Кроме того, при растрескивании более глубокие слои бетона подвергаются воздействию высоких температур, что увеличивает скорость передачи тепла внутренним слоям элемента, включая арматуру.Когда арматура подвергается прямому воздействию огня, температура в арматуре повышается с очень высокой скоростью, что приводит к более быстрому снижению прочности (емкости) элемента конструкции. Потеря прочности арматуры в сочетании с потерей бетона из-за растрескивания значительно снижает огнестойкость конструктивного элемента [35, 36].
В то время как растрескивание может происходить во всех типах бетона, HSC более подвержен растрескиванию, вызванному огнем, чем NSC, из-за его низкой проницаемости и более низкого водоцементного отношения по сравнению с NSC.Вызванное огнем растрескивание также зависит от ряда факторов, включая проницаемость бетона, тип воздействия огня и прочность бетона на растяжение [34, 37–40]. Таким образом, информация о проницаемости и прочности бетона на растяжение, которые меняются в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования вызванного огнем растрескивания бетонных элементов.
3. Термические свойства бетона при повышенных температурах
Термическими свойствами, которые определяют зависящие от температуры свойства бетонных конструкций, являются теплопроводность, удельная теплоемкость (или теплоемкость) и потеря массы.На эти свойства существенно влияют тип заполнителя, влажность и состав бетонной смеси. Существует множество программ испытаний для определения термических свойств бетона при повышенных температурах [16, 41–44]. Подробный обзор влияния температуры на термические свойства различных типов бетона дан Khaliq [45], Kodur et al. [46] и Флинн [47].
3.1. Теплопроводность
Теплопроводность бетона при комнатной температуре находится в пределах 1.4 и 3,6 Вт / м ° К и зависит от температуры [18]. На рисунке 1 показано изменение теплопроводности НБК в зависимости от температуры на основе опубликованных данных испытаний и эмпирических зависимостей. Данные испытаний собраны Халиком [45] из разных источников на основе экспериментальных данных [16, 20, 21, 24, 44, 48] и эмпирических соотношений в различных стандартах [4, 15]. Вариации измеренных данных испытаний показаны заштрихованной областью на Рисунке 1, и это изменение в отчетных данных по теплопроводности в основном связано с содержанием влаги, типом заполнителя, условиями испытаний и методами измерения, используемыми в экспериментах [15, 18–20 , 41].Следует отметить, что существует очень мало стандартизованных методов измерения тепловых свойств. На рисунке 1 также показаны верхняя и нижняя границы значений теплопроводности в соответствии с положениями EC2, и этот диапазон относится ко всем типам заполнителей. Тем не менее, теплопроводность, показанная на Рисунке 1, согласно соотношениям ASCE, применима для бетона с карбонатными заполнителями.

Общая теплопроводность постепенно уменьшается с температурой, и это уменьшение зависит от свойств бетонной смеси, в частности, от влажности и проницаемости.Эта тенденция к снижению теплопроводности может быть объяснена изменением содержания влаги с повышением температуры [18].
Теплопроводность HSC выше, чем у NSC из-за низкого соотношения w / c и использования различных связующих в HSC [49]. Обычно теплопроводность HSC находится в диапазоне от 2,4 до 3,6 Вт / м · К при комнатной температуре. Теплопроводность бетона, армированного фиброй (как стальным, так и полипропиленовым), почти соответствует той же тенденции, что и у обычного бетона, и ближе к теплопроводности HSC.Таким образом, делается вывод об отсутствии значительного влияния волокон на теплопроводность бетона в диапазоне температур 20–800 ° C [27].
3.2. Удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость бетона при комнатной температуре варьируется в диапазоне от 840 Дж / кг · К до 1800 Дж / кг · К для различных типов заполнителей. Часто удельная теплоемкость выражается в терминах теплоемкости, которая является произведением удельной теплоемкости и плотности бетона. Удельная теплоемкость чувствительна к различным физическим и химическим превращениям, происходящим в бетоне при повышенных температурах.Это включает испарение свободной воды при температуре около 100 ° C, диссоциацию Ca (OH) ₂ на CaO и H ₂ O между 400–500 ° C и кварцевое преобразование некоторых агрегатов при температуре выше 600 ° C [ 24]. Поэтому удельная теплоемкость сильно зависит от содержания влаги и значительно увеличивается с увеличением отношения воды к цементу.
Халик и Кодур [27] собрали результаты измерений удельной теплоемкости различных бетонов из различных исследований [16, 20, 24, 41, 44, 48]. На рисунке 2 показано изменение удельной теплоемкости НБК в зависимости от температуры, о чем сообщалось в различных исследованиях, основанных на данных испытаний и различных стандартах.Удельная теплоемкость бетона остается почти постоянной до 400 ° C, затем увеличивается примерно до 700 ° C, а затем остается постоянной в диапазоне от 700 до 800 ° C. Из различных факторов тип заполнителя оказывает значительное влияние на удельную теплоемкость (теплоемкость) бетона. Этот эффект отражен в соотношениях ASCE для удельной теплоемкости бетона [15]. Бетон из карбонатного заполнителя имеет более высокую удельную теплоемкость (теплоемкость) в диапазоне температур 600–800 ° C, и это вызвано эндотермической реакцией, которая возникает в результате разложения доломита и поглощает большое количество энергии [12].Эта высокая теплоемкость в бетоне с карбонатным заполнителем помогает свести к минимуму растрескивание и повысить огнестойкость элементов конструкции.

По сравнению с NSC, HSC демонстрирует несколько меньшую удельную теплоемкость в диапазоне температур 20–800 ° C [41]. Наличие волокон также оказывает незначительное влияние на удельную теплоемкость бетона. Для бетона с полипропиленовыми волокнами при сжигании полипропиленовых волокон образуются микроканалы для выпуска пара; и, следовательно, количество поглощенного тепла меньше при обезвоживании химически связанной воды; таким образом, его удельная теплоемкость снижается в диапазоне температур 600–800 ° C.Однако бетон со стальной фиброй показывает более высокую удельную теплоемкость в диапазоне температур 400–800 ° C, что может быть связано с дополнительным теплом, поглощаемым при обезвоживании химически связанной воды.
3.3. Потеря массы
В зависимости от плотности бетон обычно подразделяют на две основные группы: (1) бетон с нормальным весом с плотностью от 2150 до 2450 кг · м ⁻³; и (2) легкие бетоны плотностью от 1350 до 1850 кг · м ⁻³. Плотность или масса бетона уменьшается с повышением температуры из-за потери влаги.На удержание массы бетона при повышенных температурах сильно влияет тип заполнителя [21, 44].
На рис. 3 показано изменение массы бетона в зависимости от температуры для бетонов, изготовленных из карбонатных и кремнистых заполнителей. Потеря массы минимальна как для карбонатных, так и для кремнистых заполнителей до температуры около 600 ° C. Однако тип заполнителя оказывает значительное влияние на потерю массы бетона при температуре выше 600 ° C. В случае бетона из кремнистого заполнителя потеря массы незначительна даже при температуре выше 600 ° C.Однако при температуре выше 600 ° C бетон с карбонатным заполнителем испытывает больший процент потери массы по сравнению с бетоном с кремнистым заполнителем. Этот более высокий процент потери массы в бетоне с карбонатным заполнителем объясняется диссоциацией доломита в карбонатном заполнителе при температуре около 600 ° C [12].

Прочность бетона не оказывает значительного влияния на потерю массы, и, следовательно, HSC демонстрирует ту же тенденцию в потере массы, что и NSC. Потеря массы для бетона, армированного фиброй, такая же, как и для обычного бетона при температуре примерно до 800 ° C.При температуре выше 800 ° C потеря массы HSC, армированного стальным волокном, немного ниже, чем у простого HSC.
4. Механические свойства бетона при повышенных температурах
Механические свойства, которые имеют первостепенное значение при расчете огнестойкости, включают прочность на сжатие, прочность на растяжение, модуль упругости и деформационную реакцию при сжатии. Механические свойства бетона при повышенных температурах широко изучены в литературе по сравнению с термическими свойствами [12, 39, 50–52].Испытания механических свойств при высоких температурах обычно проводятся на образцах бетона, которые обычно представляют собой цилиндры или кубы разных размеров. В отличие от измерений свойств при комнатной температуре, когда размеры образцов указаны в соответствии со стандартами, высокотемпературные механические свойства обычно проводятся на широком диапазоне размеров образцов из-за отсутствия стандартизированных спецификаций испытаний для проведения испытаний механических свойств при высоких температурах [53, 54].
4.1. Прочность на сжатие
На рисунках 4 и 5 показано изменение соотношения прочности на сжатие для NSC и HSC при повышенных температурах, соответственно, с верхней и нижней границами (заштрихованной области), показывающими изменение диапазона представленных данных испытаний.На этих рисунках также показано изменение прочности на сжатие, полученное с использованием Еврокода [4], ASCE [15] и Kodur et al. [46] отношения; На рис. 4 показано большое, но равномерное изменение скомпилированных данных испытаний для НБК в диапазоне температур 20–800 ° C. Однако на рис. 5 показано большее изменение прочности на сжатие HSC при температуре в диапазоне от 200 ° C до 500 ° C и меньшее отклонение выше 500 ° C. Это в основном связано с тем, что для HSC при температурах выше 500 ° C было зарегистрировано меньше точек данных испытаний, либо из-за возникновения растрескивания в бетоне, либо из-за ограничений в испытательной аппаратуре.Однако более широкий разброс наблюдается для NSC в этом диапазоне температур (выше 500 ° C) по сравнению с HSC, как показано на рисунках 4 и 5. Это в основном из-за большего количества точек данных испытаний, указанных для NSC в литературе и также из-за меньшей склонности НБК к растрескиванию под огнем. В целом разброс механических свойств бетона при сжатии при высоких температурах довольно велик. Эти отклонения от различных испытаний можно объяснить использованием различных скоростей нагрева или нагрузки, размера образца и отверждения, условий при испытании (содержание влаги и возраст образца) и использования добавок.

В случае НБК прочность бетона на сжатие незначительно зависит от температуры до 400 ° C. NSC обычно очень проницаемы и позволяют легко рассеивать поровое давление за счет водяного пара. С другой стороны, использование различных связующих в HSC дает превосходную и плотную микроструктуру с меньшим количеством гидроксида кальция, что обеспечивает положительный эффект на прочность на сжатие при комнатной температуре [55]. Такие связующие, как использование шлака и микрокремнезема, дают наилучшие результаты по повышению прочности на сжатие при комнатной температуре, что объясняется плотной микроструктурой.Однако, как упоминалось ранее, компактная микроструктура очень непроницаема и при высоких температурах становится вредной, поскольку не позволяет влаге уходить, что приводит к нарастанию порового давления и быстрому развитию микротрещин в HSC, что приводит к более быстрому ухудшению прочности и возникновению. выкрашивания [27, 56, 57]. Наличие в бетоне стальной фибры помогает замедлить потерю прочности при повышенных температурах [44, 58].
Среди факторов, которые непосредственно влияют на прочность на сжатие при повышенных температурах, — начальное отверждение, содержание влаги во время испытаний, а также добавление примесей и микрокремнезема в бетонную смесь [59–63].Эти факторы не рассматриваются в литературе, и отсутствуют данные испытаний, которые показывают влияние этих факторов на высокотемпературные механические свойства бетона.
Другой основной причиной значительного разброса характеристик прочности бетона при высоких температурах является использование различных условий испытаний (таких как скорость нагрева и скорость деформации) и процедур испытаний (испытание на прочность в горячем состоянии и испытание на остаточную прочность) из-за отсутствия стандартизированных методов испытаний для проведения испытаний свойств [46].
4.2. Прочность на растяжение
Прочность бетона на растяжение намного ниже, чем прочность на сжатие, и поэтому предел прочности бетона на растяжение часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако с точки зрения огнестойкости это важное свойство, потому что растрескивание в бетоне обычно происходит из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за развития микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе происходит выкрашивание из-за пожара [27].Таким образом, информация о прочности на разрыв HSC, которая изменяется в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования вызванного огнем растрескивания в элементах HSC.
На рисунке 6 показано изменение отношения прочности на разрыв NSC и HSC в зависимости от температуры, как сообщалось в предыдущих исследованиях и положениях Еврокода [4, 64–66]. Отношение прочности на разрыв при данной температуре к прочности на разрыв при комнатной температуре показано на рисунке 6. Заштрихованная часть на этом графике показывает диапазон изменения прочности на разрыв при расщеплении, полученный различными исследователями для NSC с обычными заполнителями.Снижение предела прочности НБК с температурой может быть объяснено слабой микроструктурой НБК, позволяющей образовывать микротрещины. При температуре 300 ° C бетон теряет около 20% своей начальной прочности на разрыв. Выше 300 ° C прочность на разрыв НБК снижается быстрыми темпами из-за более выраженного термического повреждения в виде микротрещин и достигает примерно 20% от его начальной прочности при 600 ° C.

HSC испытывает быструю потерю прочности на разрыв при более высоких температурах из-за развития порового давления в плотных микроструктурированных HSC [55].Добавление стальной фибры в бетон увеличивает его прочность на разрыв, и это увеличение может быть на 50% выше при комнатной температуре [67, 68]. Кроме того, прочность на разрыв стального фибробетона снижается медленнее, чем у простого бетона, в диапазоне температур 20–800 ° C [69]. Эта повышенная прочность на растяжение может замедлить распространение трещин в конструкционных элементах из стального фибробетона и очень полезна, когда элемент подвергается изгибающим напряжениям.
4.3. Модуль упругости
Модуль упругости () различных бетонов при комнатной температуре варьируется в широком диапазоне от 5,0 × 10 ³ до 35,0 × 10 ³ МПа и зависит в основном от водоцементного отношения в смеси. , возраст бетона, метод кондиционирования, а также количество и характер заполнителей. Модуль упругости быстро уменьшается с повышением температуры, и частичное снижение существенно не зависит от типа заполнителя [70].Однако из других исследований [38, 71] выясняется, что модуль упругости бетонов с нормальным весом уменьшается с повышением температуры более быстрыми темпами, чем модуль упругости легких бетонов.
На рисунке 7 показано изменение отношения модуля упругости при заданной температуре к модулю упругости при комнатной температуре для NSC и HSC [4, 19, 72]. Из рисунка видно, что тенденция потери модуля упругости обоих бетонов с температурой аналогична, но есть значительные различия в представленных данных испытаний.Модуль разрушения как в NSC, так и в HSC можно отнести к чрезмерным термическим напряжениям и физическим и химическим изменениям в микроструктуре бетона.

4.4. Реакция на напряжение-деформацию
Механический отклик бетона обычно выражается в виде соотношений напряжение-деформация, которые часто используются в качестве исходных данных в математических моделях для оценки огнестойкости бетонных конструктивных элементов. Как правило, из-за снижения прочности на сжатие и увеличения пластичности бетона наклон кривой напряжения-деформации уменьшается с повышением температуры.Прочность бетона оказывает значительное влияние на деформационную реакцию как при комнатной, так и при повышенных температурах.
Рисунки 8 и 9 иллюстрируют стресс-деформационную реакцию NSC и HSC, соответственно, при различных температурах [72, 73]. При всех температурах и NSC, и HSC демонстрируют линейный отклик, за которым следует параболический отклик до пикового напряжения, а затем быстрый нисходящий участок до отказа. В целом установлено, что HSC имеет более крутые и линейные кривые деформации по сравнению с NSC при 20–800 ° C.Температура оказывает значительное влияние на реакцию напряжение-деформацию как NSC, так и HSC, как и скорость повышения температуры. Напряжение, соответствующее пиковому напряжению, начинает увеличиваться, особенно при температуре выше 500 ° C. Это увеличение является значительным, и деформация при пиковом напряжении может в четыре раза превышать деформацию при комнатной температуре. Образцы HSC демонстрируют хрупкую реакцию, о чем свидетельствует постпиковое поведение кривых напряжения-деформации, показанных на рисунке 9 [74]. В случае бетона, армированного фиброй, особенно со стальной фиброй, реакция на напряжение-деформацию более пластичная.

5. Деформационные свойства бетона при повышенных температурах
Деформационные свойства, которые включают тепловое расширение, деформацию ползучести и переходную деформацию, в значительной степени зависят от химического состава, типа заполнителя, а также химических и физических реакций, которые возникают в бетоне при нагревании [75].
5.1. Термическое расширение
Бетон обычно расширяется при воздействии повышенных температур. На рисунке 10 показано изменение теплового расширения НБК в зависимости от температуры [4, 15], где заштрихованная часть указывает диапазон данных испытаний, представленных различными исследователями [46, 76].Тепловое расширение бетона увеличивается от нуля при комнатной температуре до примерно 1,3% при 700 ° C, а затем обычно остается постоянным до 1000 ° C. Это повышение является значительным в диапазоне температур 20–700 ° C и в основном связано с высоким тепловым расширением, возникающим из-за составляющих заполнителей и цементного теста в бетоне. Тепловое расширение бетона осложняется другими факторами, такими как дополнительные изменения объема, вызванные изменением содержания влаги, химическими реакциями (дегидратация, изменение состава), а также ползучестью и микротрещинами в результате неоднородных термических напряжений [18].В некоторых случаях термическая усадка также может быть результатом потери воды из-за нагрева наряду с тепловым расширением, и это может привести к отрицательному изменению общего объема, то есть к усадке, а не к расширению.

Еврокод [4] учитывает влияние типа заполнителя на изменение теплового расширения, чем у бетона, в зависимости от температуры. Бетон из кремнистого заполнителя имеет более высокое тепловое расширение, чем бетон из карбонатного заполнителя. Тем не менее, положения ASCE [15] предоставляют только один вариант как для кремнистого, так и для карбонатного заполнителя бетона.
Прочность бетона и наличие фибры умеренно влияют на тепловое расширение. Скорость расширения HSC и фибробетона снижается между 600–800 ° C; однако скорость теплового расширения снова увеличивается выше 800 ° C. Замедление теплового расширения в диапазоне 600-800 ° C объясняется потерей химически связанной воды в гидратах, а увеличение расширения выше 800 ° C объясняется размягчением бетона и чрезмерным развитием микро- и макротрещин [77 ].
5.2. Ползучесть и переходные деформации
Зависящие от времени деформации в бетоне, такие как ползучесть и переходные деформации, значительно усиливаются при повышенных температурах под действием сжимающих напряжений [18]. Ползучесть бетона при высоких температурах увеличивается из-за выхода влаги из матрицы бетона. Это явление еще более усиливается из-за рассеивания влаги и потери сцепления в цементном геле (C – S – H). Следовательно, процесс ползучести вызывается и ускоряется в основном двумя процессами: (1) движением влаги и обезвоживанием бетона из-за высоких температур и (2) ускорением в процессе разрыва сцепления.
Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона, но не возникает при повторном нагреве [78]. Воздействие высоких температур на бетон вызывает комплексные изменения влажности и химического состава цементного теста. Более того, существует несоответствие в тепловом расширении между цементным тестом и заполнителем. Таким образом, такие факторы, как изменения химического состава бетона и несоответствия в тепловом расширении, приводят к внутренним напряжениям и микротрещинам в компонентах бетона (заполнителя и цементного теста) и приводят к переходным деформациям в бетоне [75].
Обзор литературы показывает, что имеется ограниченная информация о ползучести и неустановившейся деформации бетона при повышенных температурах [46]. Некоторые данные о ползучести бетона при повышенных температурах можно найти в работах Круза [70], Маречаля [79], Гросса [80] и Шнайдера и др. [81]. Андерберг и Теландерссон [82] провели испытания для оценки переходных деформаций и деформаций ползучести при повышенных температурах. Они обнаружили, что предварительно высушенные образцы при уровне напряжения нагрузки 45 и 67,5% были менее подвержены деформации в «положительном направлении» (расширению) под нагрузкой.При предварительном натяжении 22,5% образцы не показали значительной разницы в деформациях. Они также обнаружили, что влияние водонасыщенности не было очень значительным, за исключением свободного теплового расширения (предварительная нагрузка 0%), которое оказалось меньше для водонасыщенных образцов.
Khoury et al. [78] изучали деформацию ползучести изначально влажного бетона при четырех уровнях нагрузки, измеренную во время первого нагрева со скоростью 1 ° C / мин. Важной особенностью этих результатов было то, что наблюдалось значительное сжатие под нагрузкой по сравнению со свободными (ненагруженными) тепловыми деформациями.Это сжатие называется «термической деформацией, вызванной нагрузкой», и считается, что фактическая термическая деформация состоит из общей термической деформации за вычетом термической деформации, вызванной нагрузкой.
Шнайдер [75] также исследовал влияние переходных процессов и ограничения ползучести на деформацию бетона. Он пришел к выводу, что испытание на переходные процессы для измерения общей деформации или прочности бетона в наибольшей степени связано с пожарами в зданиях и, как предполагается, дает наиболее реалистичные данные, имеющие прямое отношение к пожару.Важные выводы из исследования заключаются в том, что (1) соотношение воды и цемента и исходная прочность не имеют большого значения для деформаций ползучести в переходных условиях, (2) соотношение заполнителя и цемента имеет большое влияние на деформации и критические температуры: чем тверже агрегат тем ниже тепловое расширение; поэтому общая деформация в переходном состоянии будет ниже; и (3) условия отверждения имеют большое значение в диапазоне 20–300 ° C: отвержденные на воздухе и высушенные в печи образцы имеют более низкие переходные процессы и деформации ползучести, чем образцы, отвержденные водой.
Андерберг и Теландерссон [82] разработали основные модели ползучести и переходных деформаций в бетоне при повышенных температурах. Эти уравнения для ползучести и переходной деформации при повышенных температурах, предложенные Андербергом и Теландерссоном [82], имеют следующий вид: где = деформация ползучести, = переходная деформация, = 6,28 × 10 ⁻⁶ с ^−0,5, = 2,658 × 10 ⁻³ K ⁻¹, = температура бетона (° K) за время (с), = прочность бетона при температуре, = напряжение в бетоне при текущей температуре, = константа находится в диапазоне от 1.8 и 2.35, = термическая деформация и = прочность бетона при комнатной температуре.
Обсуждаемая выше информация о высокотемпературной ползучести и переходной деформации в основном разработана для НБК. По-прежнему отсутствуют данные испытаний и модели влияния температуры на ползучесть и переходную деформацию в HSC и фибробетоне.
6. Выкрашивание в результате пожара
Обзор литературы представляет противоречивую картину возникновения выкрашивания в результате пожара, а также точного механизма выкрашивания в бетоне.В то время как некоторые исследователи сообщали о взрывных растрескиваниях в бетонных конструктивных элементах, подвергшихся воздействию огня, в ряде других исследований сообщалось о незначительном или полном отсутствии значительного отслаивания. Одним из возможных объяснений этой запутанной тенденции наблюдений является большое количество факторов, влияющих на скалывание, и их взаимозависимость. Тем не менее, большинство исследователей согласны с тем, что основными причинами возникновения растрескивания бетона в результате пожара являются низкая проницаемость бетона и миграция влаги в бетоне при повышенных температурах.
Есть две общие теории, с помощью которых можно объяснить явление откола [83].
(i) Повышение давления. Считается, что скалывание вызвано увеличением порового давления во время нагрева [83–85]. Чрезвычайно высокое давление водяного пара, образующееся при воздействии огня, невозможно избежать из-за высокой плотности и компактности (и низкой проницаемости) более прочного бетона. Когда эффективное поровое давление (пористость, умноженная на поровое давление) превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. Считается, что это поровое давление приводит к прогрессирующему разрушению; то есть, чем ниже проницаемость бетона, тем больше выкрашивание из-за пожара.Это падение бетонных кусков часто может быть взрывоопасным в зависимости от пожара и характеристик бетона [38, 86].
(ii) Ограниченное тепловое расширение. Эта гипотеза предполагает, что отслаивание является результатом ограниченного теплового расширения вблизи нагретой поверхности, что приводит к развитию сжимающих напряжений, параллельных нагретой поверхности. Эти сжимающие напряжения снимаются при хрупком разрушении бетона (отслаивании). Поровое давление может сыграть значительную роль в возникновении нестабильности в виде взрывного термического выкрашивания [87].
Хотя растрескивание может происходить во всех бетонах, считается, что высокопрочный бетон более подвержен растрескиванию, чем бетон нормальной прочности из-за его низкой проницаемости и низкого водоцементного отношения [88, 89]. Высокое давление водяного пара, возникающее из-за быстрого повышения температуры, не может исчезнуть из-за высокой плотности (и низкой проницаемости) HSC, и это повышение давления часто достигает давления насыщенного пара. При 300 ° С поровое давление может достигать 8 МПа; такое внутреннее давление часто бывает слишком высоким, чтобы ему могла противостоять смесь HSC, имеющая предел прочности на разрыв примерно 5 МПа [84].Осушенные условия на нагретой поверхности и низкая проницаемость бетона приводят к сильным градиентам давления вблизи поверхности в виде так называемого «засора влаги» [38, 86]. Когда давление пара превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. В ряде тестовых наблюдений на колоннах HSC было обнаружено, что скалывание часто носит взрывной характер [19, 90]. Следовательно, отслаивание является одной из основных проблем при использовании HSC в строительстве и должно быть должным образом учтено при оценке противопожарных характеристик [91].Выкрашивание в колоннах NSC и HSC сравнивается на Рисунке 11 с использованием данных, полученных в результате натурных испытаний на огнестойкость нагруженных колонн [92]. Видно, что в колонне HSC, подвергшейся воздействию огня, растрескивание является весьма значительным.

Степень отслаивания зависит от ряда факторов, включая прочность, пористость, плотность, уровень нагрузки, интенсивность пожара, тип заполнителя, относительную влажность, количество микрокремнезема и других примесей [34, 93, 94]. Многие из этих факторов взаимозависимы, и это делает прогноз выкрашивания довольно сложным.Изменение пористости в зависимости от температуры является наиболее важным свойством, необходимым для прогнозирования откольных характеристик HSC [33]. Noumowé et al. провели измерения пористости образцов НСК и ГСК с помощью ртутного порозиметра при различных температурах [88, 95].
Основываясь на ограниченных испытаниях на огнестойкость, исследователи предположили, что растрескивание в HSC может быть минимизировано путем добавления полипропиленовых волокон в смесь HSC [85, 96–101]. Полипропиленовые волокна плавятся, когда температура в бетоне достигает примерно 160–170 ° C, и это создает в бетоне поры, достаточные для снижения давления пара, возникающего в бетоне.Другой альтернативой для ограничения образования сколов, вызванных возгоранием, в колоннах HSC является использование изогнутых стяжек, при которых стяжки загнуты под углом 135 ° в бетонную сердцевину [102].
7. Соотношения высокотемпературных свойств бетона
Существуют ограниченные определяющие соотношения высокотемпературных свойств бетона в нормах и стандартах, которые могут использоваться для пожарного проектирования. Эти отношения можно найти в руководстве ASCE [15] и в Еврокоде 2 [4]. Kodur et al. [46] собрали различные соотношения, которые доступны для термического, механического и деформирования бетона при повышенных температурах.
Существуют некоторые различия в определяющих соотношениях для высокотемпературных свойств бетона, используемых в европейских и американских стандартах. Основополагающие отношения в Еврокоде применимы к NSC и HSC, в то время как отношения в практическом руководстве ASCE применимы только к NSC. Основные соотношения для высокотемпературных свойств бетона, указанные в Еврокоде и руководстве ASCE, приведены в Таблице 1. В дополнение к этим основным моделям, Kodur et al.[93] предложили определяющие отношения для HSC, которые являются расширением отношений ASCE для NSC. Эти отношения для HSC также включены в Таблицу 1.
Цемент Зола уноса
% по массе GB175-2007 % по массе GB / T1596-2005
SiO ₂ 21.84 — 48,2 —
CaO 65,23 — 19,6 —
Al ₂ O ₃
Fe ₂ O ₃ 3,30 — 3,7 —
SO ₃ 0,98 ≤3,5 ≤3,5 0
MgO 2,76 ≤5 1,1 —
K ₂ O + Na ₂ O 1,6 — 1,5 ≤3,0 2,0 ≤5,0
Растворимый остаток 0,19 ≤1,5 0,75 —

NSC — ASCE Manual 1992 HSC — Kodur et al. 2004 [10] NSC и HSC — EN1992-1-2: 2004 [4]
Соотношение напряжение-деформация

.

,
. .
Для Еврокод допускает использование как линейной, так и нелинейной нисходящей ветви в численном анализе.
Параметры этого уравнения см. В Таблице 2.
Теплоемкость Бетон на кремнистом заполнителе

Бетон на карбонатном заполнителе
Бетон на кремнистом заполнителе

Бетон на карбонатном заполнителе

Дж / кг C)
, для 20 ° C ≤ ° C,
, для 100 ° C <≤ 200 ° C,
, для 200 ° C <° C,
, для 400 ° C <≤ 1200 ° C.
Изменение плотности (кг / м ³)
= Контрольная плотность
для 20 ° C ≤ ≤ 115 ° C,

для 115 ° C <≤ 200 ° C,

для 200 ° C <≤ 400 ° C,

для 400 ° C <≤ 1200 ° C,
Тепловая мощность =.
Теплопроводность Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя
Бетон из кремнистого заполнителя
.
Бетон с карбонатным заполнителем
Все типы:
Верхний предел:,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.
Нижний предел:
,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.
Термическая деформация Все типы:
. Все типы:
. Кремнистые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 700 ° C.
, для 700 ° C <≤ 1200 ° C,
Известковые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 805 ° C.
, для 805 ° C <≤ 1200 ° C.
669 60045 12008 12008
Темп.° F Темп. ° C NSC HSC
Кремнеземист. Известняковая агг.
Класс 1 Класс 2 Класс 3
1 0,0025 0,02 1 1 1
212 100 1 0.004 0,0225 1 0,004 0,023 0,9 0,75 0,75
392 200 0,95 0,0055 0,95 0,955 0,9 0,75 0,70
572 300 0,85 0,007 0,0275 0,91 0,007 0.028 0,85 0,75 0,65
752 400 0,75 0,01 0,03 0,85 0,01 0,03 0,03 0,03 500 0,6 0,015 0,0325 0,74 0,015 0,033 0,60 0,60 0,30
1112 0,025 0,035 0,6 0,025 0,035 0,45 0,45 0,25
1292 700 0,36 0,025 0,038 0,30 0,30 0,20
1472 800 0,15 0,025 0,04 0,27 0.025 0,04 0,15 0,15 0,15
1652 900 0,08 0,025 0,0425 0,15 0,025 0,025 0,025
1832 1000 0,04 0,025 0,045 0,06 0,025 0,045 0,04 0,075 0.04
2012 1100 0,01 0,025 0,0475 0,02 0,025 0,048 0,01 0,038 0,01 0,038 — 0 — — 0 0 0
В зависимости от прочности на сжатие Еврокод подразделяет HSC на три класса *
(i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие между C55 / 67 и C60 / 75,
(ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85 и C80 / 95,
(iii) класс 3 для бетона с сжатием прочность выше, чем C90 / 105.
Обозначение прочности C55 / 67 относится к марке бетона с характеристической прочностью цилиндра и куба 55 Н / мм ² и 67 Н / мм ² соответственно.
* Примечание: где фактическая характеристическая прочность бетона, вероятно, будет более высокого класса, чем указанный в проекте; относительное снижение прочности для более высокого класса следует использовать для пожарного расчета.
Основное различие между европейскими и ASCE высокотемпературными составляющими отношениями для бетона заключается во влиянии типа заполнителя на свойства бетона.Еврокод специально не учитывает влияние типа заполнителя на теплоемкость бетона при высоких температурах. В Еврокоде такие свойства, как удельная теплоемкость, изменение плотности и, следовательно, теплоемкость, считаются одинаковыми для всех типов заполнителей, используемых в бетоне. Для теплопроводности бетона Еврокод предлагает верхнюю и нижнюю границы без указания того, какой предел использовать для данного типа заполнителя в бетоне. Кроме того, Еврокод классифицирует HSC на три класса в зависимости от его прочности на сжатие, а именно: (i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие от C55 / 67 до C60 / 75, (ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85. и C80 / 95, (iii) класс 3 для бетона с прочностью на сжатие выше, чем C90 / 105.
8. Резюме
Бетон при повышенных температурах претерпевает значительные физико-химические изменения. Эти изменения вызывают ухудшение свойств при повышенных температурах и создают дополнительные сложности, такие как растрескивание HSC. Таким образом, термические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях. Кроме того, многие из этих свойств зависят от температуры и чувствительны к параметрам (методам) испытаний, таким как скорость нагрева, скорость деформации, температурный градиент и т. Д.
На основании информации, представленной в этой главе, очевидно, что высокотемпературные свойства бетона имеют решающее значение для моделирования реакции железобетонных конструкций на пожар. Существует много данных о термических, механических и деформационных свойствах НБК и ГСК при высоких температурах. Однако данные о свойствах новых типов бетона при высоких температурах, таких как самоуплотняющийся бетон и зольный бетон, при повышенных температурах очень ограничены.
Обзор свойств материалов, представленный в этой главе, представляет собой общий обзор имеющейся в настоящее время информации.Дополнительные подробности, относящиеся к конкретным условиям, при которых развиваются эти свойства, можно найти в цитированных ссылках. Кроме того, при использовании свойств материала, представленных в этой главе, должное внимание следует уделять свойствам замеса партии и другим характеристикам, таким как скорость нагрева и уровень загрузки, поскольку свойства при повышенных температурах зависят от ряда факторов.
Заявление об ограничении ответственности
Некоторые коммерческие продукты указаны в этом документе, чтобы адекватно описать экспериментальную процедуру.Ни в коем случае такая идентификация не подразумевает рекомендаций или одобрения со стороны автора, а также не подразумевает, что идентифицированный продукт или материал является наилучшим из доступных для этой цели.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов относительно публикации данной статьи.
Заявка на патент США для ПЕЧАТНОЙ КОМПОЗИЦИИ БЕТОНА Заявка на патент (Заявка № 20180057405 от 1 марта 2018 г.)
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
Это приложение является частичным продолжением и заявляет о преимуществах U.Заявка на патент S. Сер. № 15/249,739, поданной 29 августа 2016 г. Вышеупомянутая заявка полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
ЗАЯВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО СПОНСИРУЕМЫХ ФЕДЕРАМИ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЛИ РАЗРАБОТКИ
Изобретение, описанное в данном документе, было сделано сотрудником правительства Соединенных Штатов и может быть произведено и использовано правительством Соединенных Штатов Америки в правительственных целях без выплаты каких-либо лицензионных отчислений за него. или поэтому.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к области бетонных строительных материалов и, более конкретно, к бетонным строительным материалам, адаптированным для использования в трехмерной печати.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Инженерный корпус армии США (USACE) находится в авангарде разработки технологий 3D-печати для быстрого строительства зданий для ряда военных, гуманитарных и гражданских операций в соответствии с его миссией. USACE разработала оборудование для 3D-печати, специально масштабируемое и адаптированное для этого использования.
Однако существенным ограничивающим фактором для 3D-строительных проектов было требование строить здания из бетона, а не из цемента.Бетон — это один из самых прочных и экономичных строительных материалов, который по своей природе неоднороден. Однако бетон приобретает свою прочность из-за наличия «агрегата» горных пород и камня. Из-за неоднородного состава бетон трудно приспособить для распыления и распределения с помощью относительно чувствительного, откалиброванного оборудования.
Цемент — это однородная смесь, которая не забивает оборудование, но не обладает структурной прочностью, необходимой для обеспечения того, чтобы здания не разрушались под нагрузкой.В данной области были предприняты попытки добавить контролируемые количества заполнителя в цементное тесто. Однако повышенная вязкость цементного теста в сочетании даже с небольшим количеством заполнителя отрицательно сказалась на оборудовании и дала противоречивые результаты.
Также были предприняты попытки изменить свойства бетона, чтобы приспособить его для использования в оборудовании для распыления. Добавки для улучшения определенного свойства отрицательно повлияли на другие свойства бетона, которые также необходимы для создания стабильной трехмерной конструкции здания.Например, пластификатор увеличивает текучесть, но увеличивает время схватывания бетона и снижает прочность. Добавление глины может ускорить установленное время, но также сводит на нет увеличение текучести. Кремнезем добавляет прочности, но отрицательно сказывается на текучести.
В области техники существует неудовлетворенная потребность в бетонном строительном материале для печати, который можно успешно использовать в процессах 3D-печати.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет собой пригодную для печати бетонную композицию, изготовленную из комбинации твердой смеси, воды и различных жидких добавок.Твердая смесь включает количества заполнителя, крупного и мелкого песка в критическом соотношении заполнителей примерно 1: 1: 1, а также связующий агент, присутствующий в критическом соотношении связующего. Твердые примеси включают глину, летучую золу и микрокремнезем. Эта твердая смесь может быть предварительно расфасована для последующего объединения с водой и жидкими добавками. Твердая смесь соединяется с водой при критическом водном соотношении от приблизительно 0,44 до приблизительно 0,50. Жидкие добавки включают добавки для регулирования потока, пластификаторы и добавки, уменьшающие усадку.После приготовления бетонной композиции для печати пользователь может распечатать структуру без дальнейшей модификации композиции. Пользователи могут встраивать сетку между слоями готовой для печати бетонной композиции для усиления или стабилизации конструкции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ ЧЕРТЕЖЕЙ
РИС. 1 показаны компоненты примерного варианта печатной бетонной композиции.
ФИГ. 2 a и 2 b иллюстрируют виды сверху и сбоку, соответственно, примерного варианта осуществления трехмерной печатной структуры, изготовленной из пригодной для печати бетонной композиции.
УСЛОВИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Используемый здесь термин «добавка ускорителя» относится к добавке на основе натрия, амина или кальция, которая уменьшает время схватывания и увеличивает прочность композиции.
Используемый здесь термин «смесь» относится к любому ингредиенту, который составляет менее 7,5% композиции.
В данном контексте термин «заполнитель» означает любые дополнительные твердые структуры, которые добавляют прочность композиции, включая камень, пластик и реголит.
Используемый здесь термин «связующий агент» относится к любому связующему, включая, помимо прочего, цемент для заполнителя, и может включать известь и силикаты в любом эффективном соотношении или связующее.
Используемый здесь термин «крупный песок» относится к песку, имеющему по меньшей мере 50% зерен от 0,6 до 0,15 мм.
Используемый здесь термин «критическое соотношение заполнителя» относится к количеству заполнителя относительно количества крупного и мелкого песка в композиции.
Используемый здесь термин «критический коэффициент связывания» относится к количеству связующего агента по отношению к количеству заполнителя, крупного и мелкого песка в композиции.
Используемый здесь термин «критическое водное отношение» относится к отношению сухих ингредиентов к воде.
Используемый здесь термин «мелкий песок» относится к песку, имеющему по меньшей мере 90% зерен от 0,6 до 0,15 мм.
Используемый здесь термин «добавка для регулирования потока» относится к добавке на основе полимера, которая регулирует реологию композиции.
Используемый здесь термин «летучая зола» относится к частицам побочных продуктов сгорания угля.
Используемый здесь термин «пластификаторная добавка» относится к добавке на основе органического соединения, которая обеспечивает или способствует гибкости и / или снижает хрупкость композиции.
Используемый здесь термин «добавка, уменьшающая усадку» относится к добавке на основе оксирана, которая снижает растрескивание композиции и усадку во время сушки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 показаны компоненты примерного варианта печатной бетонной композиции 100 . Бетонный состав для печати 100 изготовлен из комбинации твердой смеси 10 , воды 20 и, по крайней мере, одной жидкой добавки 30 .Твердая смесь 10 и вода 20 объединяются в соотношении от приблизительно 0,44 до приблизительно 0,50. Используемый здесь термин «отношения» относится к массовым отношениям, если не указано иное. Из-за количества воды и используемых материалов бетонный состав 100 для печати имеет вязкость от приблизительно 20 до приблизительно 50 Па при 0,2 об / мин.
Твердая смесь 10 состоит из всех твердых, то есть нежидких компонентов печатной бетонной композиции 100 .Твердая смесь 10 может быть произведена, упакована для продажи и / или транспортировки и объединена с водой 20 и жидкой добавкой 30 на месте с образованием бетонной композиции для печати 100 .
Твердая смесь 10 включает количество связующего 11 , заполнитель 12 , крупный песок 13 , мелкий песок 14 , глинистую добавку 15 , добавку летучей золы 16 и Примесь микрокремнезема 17 .В примерном варианте реализации связывающий агент 11 присутствует в критическом соотношении связывания приблизительно 0,8. Заполнитель 12 , крупный песок 13 и мелкий песок 14 присутствуют практически в равных пропорциях, формируя критическое соотношение заполнителей. В примерном варианте осуществления это критическое соотношение агрегатов составляет приблизительно 1: 1: 1.
Глиняная примесь 15 присутствует в количестве от приблизительно 1,25% до приблизительно 1,75% от твердой смеси 10 .Примесь летучей золы 16 присутствует в количествах от примерно 7,5% до примерно 12,5% от твердой смеси 10 . Примесь микрокремнезема 17 присутствует в количестве от приблизительно 3,75% до приблизительно 6,25% от твердой смеси 10 .
В приведенном в качестве примера варианте агрегат 12 представляет собой количество гравийных камней с максимальным размером 0,375 дюйма в диаметре. В некоторых вариантах реализации заполнитель 12 представляет собой окатанный гравий с минимум одной поверхностью трещин.В примерном варианте осуществления добавка глины 15 представляет собой бентонитовую глину, используемую для снижения текучести, сокращения времени схватывания для печатной бетонной композиции 100 после печати и уменьшения усадки пригодной для печати бетонной композиции 100 во время высыхания. В приведенном в качестве примера варианте осуществления добавка 16 к летучей золе представляет собой летучую золу класса C, которая увеличивает текучесть, улучшает долговечность конструкций, изготовленных из пригодной для печати бетонной композиции 100 , и обеспечивает снижающий затраты наполнитель.В приведенном в качестве примера варианте реализации смесь микрокремнезема 17 представляет собой конденсированный аморфный микрокремнезем, используемый для снижения текучести, сокращения времени схватывания бетонной композиции 100 для печати после печати и повышения долговременной прочности и долговечности конструкций, изготовленных с использованием печатных материалов. состав бетона 100 .
Жидкая добавка 30 включает добавку для регулирования потока 31 , добавку пластификатора 32 , добавку для уменьшения усадки 33 и, необязательно, добавку ускорителя 34 .
Добавка для регулирования потока 31 добавляется в бетонную композицию для печати 100 в количествах от примерно 400 мл / 100 кг связующего 11 до примерно 600 мл / 100 кг связующего 11 . Добавка для регулирования потока 31 регулирует реологию пригодной для печати бетонной композиции 100 , изменяя ее вязкость. Это улучшает подачу и перекачку готовой для печати бетонной композиции 100 при высоких давлениях.В примерном варианте осуществления добавка для регулирования потока 31, представляет собой композицию на основе водорастворимого полимера.
Добавка пластификатора 32 добавляется в бетонную композицию для печати 100 в количествах от примерно 450 мл / 100 кг связующего 11 до примерно 750 мл / 100 кг связующего 11 . Добавка пластификатора 32 позволяет уменьшить количество воды 20 , используемой в печатной бетонной композиции 100 , за счет увеличения дисперсии компонентов печатной бетонной композиции 100 при более низких уровнях воды 20 .Это улучшает текучесть бетонной композиции для печати 100 . В примерном варианте осуществления добавка пластификатора 32 представляет собой пластификатор на основе нафталина без добавленных хлоридов.
Добавка, уменьшающая усадку, 33 присутствует в количестве от приблизительно 0,75 галлона / ярд ³ до приблизительно 1,25 галлона / ярд ³ печатного состава бетона 100 . Добавка для уменьшения усадки 33 уменьшает растрескивание и усадку во время сушки за счет уменьшения капиллярного натяжения воды 20 .В примерном варианте реализации добавка для уменьшения усадки 33 представляет собой композицию на основе оксирана, метил-, полимера с оксираном, монобутилового эфира.
Примесь ускорителя 34 присутствует в количествах от приблизительно 625 мл / 100 кг связующего агента 11 до приблизительно 875 мл / 100 кг связующего агента 11 . Добавка-ускоритель 34 уменьшает время схватывания и увеличивает прочность печатной бетонной композиции 100 .В одном варианте осуществления добавка ускорителя 34 представляет собой нехлоридный ускоритель. В примерном варианте реализации добавка ускорителя 34 представляет собой композицию на основе нитрата кальция, тиоцианата натрия, тетраметилолацетилендимочевины и формальдегида.
РИС. 2 a и 2 b иллюстрируют виды сверху и сбоку, соответственно, примерного варианта осуществления трехмерной печатной структуры S, изготовленной из пригодной для печати бетонной композиции 100 .В некоторых вариантах реализации трехмерная печатная структура S может быть сформирована путем печати множества уложенных друг на друга слоев непрерывных узоров 300 с использованием пригодной для печати бетонной композиции 100 . В некоторых вариантах реализации сетка , 200, может быть встроена между непрерывными узорами , 300, , чтобы обеспечить дополнительную прочность и / или стабильность. Эта сетка может быть полимерной сеткой, армированной дополнительными волокнами. Такие волокна могут включать арамидные волокна, базальтовые волокна, стекловолокно и углеродные волокна.
В показанном варианте осуществления непрерывный узор 300 включает в себя U-образный сегмент 310 , соединенный сегментом периодической формы волны 320 с линейным сегментом 330 . Каждый пик , 325, формы волны контактирует с U-образным сегментом 310 или линейным сегментом 330 для обеспечения заполнения и усиления. В примерном варианте пики , 325, образуют угол приблизительно 90 градусов. Первый конец U-образного сегмента , 310, прилегает к первому концу сегмента , 320, периодической формы волны.В примерном варианте осуществления первый конец сегмента , 320, периодической формы волны образует угол приблизительно 135 градусов с первым концом U-образного сегмента , 310, . Первый конец линейного сегмента , 330, примыкает ко второму концу сегмента , 320, периодической формы волны.
Следует понимать, что многие дополнительные изменения в деталях, материалах, процедурах и расположении частей, которые были здесь описаны и проиллюстрированы для объяснения сущности изобретения, могут быть сделаны специалистами в данной области в рамках принципа и объем изобретения, выраженный в прилагаемой формуле изобретения.
Навигация по записям
« Газоблоки производство: Ошибка 404. Страница не найдена — Объявления на сайте Авито
Сульфирование асфальта условия получения: автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Научные основы технологии получения сульфокатионитов сульфированием нефтяного экстракта-асфальта »
Ответить Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Поиск для:
Рубрики
Бетон
Газобетон
Домашний ремонт
Кирпич
Кладка кирпичей
Кладка пеноблока
Материал
Пенобл
Пеноблок
Разное
Раствор
Советы
Фундамент
© 2019 Foamin
+7 (495) 767-41-88
Карта сайта

Бетон М300 — состав, пропорции и характеристики

Состав бетона м300 на 1м3 — таблица: пропорции, приготовление своими руками

Технические характеристики бетона

Соответствие марки применению бетона

Основные компоненты бетонной смеси

Расход материалов: таблица, пропорции бетона на 1м3

Пропорции состава бетона для фундамента

Порядок приготовления раствора

Бетон М300 В22.5: область применения, характеристики, пропорции

Характеристики бетона М300 В22.5

Характеристики и технические показатели

Область применения

Пропорции бетона 300 марки

Компоненты бетона М300

Щебень

Песок

Как приготовить бетон марки 300

Состав бетона м400,м200 м300 на 1м3 таблица

Компоненты бетона и рекомендации по выбору

Стандартные соотношения составов

Приготовление бетона на примере марки М400

Приготовление

Состав и характеристики бетона М300 от beton-pesok.kh.ua

Базовые свойства

Состав и пропорции материала

характеристики, пропорции приготовления, состав, цены

Состав и характеристики

Состав и пропорции бетона в ведрах для изготовления фундамента

Специфика бетонных смесей

Обозначения бетона и области применения

Пропорции бетона для фундамента в ведрах

Соотношение компонентов и общие рекомендации

Онлайн калькулятор

(PDF) Разработка бетонной смеси k-300 для сейсмостойкости Жилищная инфраструктура в Индонезии

Бетон со сверхвысокими характеристиками

Первое использование бетона со сверхвысокими характеристиками для новаторского навеса на вокзале

Дизайн

Производство и установка

Заключение

Iowa может похвастаться первым в США мостом из бетона с высокими эксплуатационными характеристиками

Список литературы

Разработка бетонной смеси К-300 для сейсмоустойчивой жилищной инфраструктуры в Индонезии

Абстрактные

Глава 2 — Бетон со сверхвысокими характеристиками: современный отчет для сообщества мостов, июнь 2013 г.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И ПРОДУКЦИЯ

СОСТАВЛЯЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРОПОРЦИИ СМЕСИ

Таблица 1. Типичный состав Ductal®

Таблица 2. Весовые пропорции CRC в смеси UHPC

Таблица 3. Пропорции смеси UHPC от Teichmann and Schmidt

Таблица 4. Пропорции смеси UHPC Cor-Tuf по массе

Таблица 5. Пропорции смеси UHPC для CEMTEC

СМЕШИВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ

ОТВЕРЖДЕНИЕ

КОНТРОЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ

ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛОВ И ПРОДУКЦИИ

Экспериментальное исследование сверхлегкого (

1. Введение

2. Экспериментальные программы

2.1. Материалы

ii) Летучая зола

2.2. Испытательное оборудование

2.3. Приготовление FC

3. Результаты и обсуждение

3.1. Влияние количества золы в смеси на прочность на сжатие

3.2. Влияние количества активатора золы-уноса в смеси на прочность на сжатие

3.3. Влияние соотношения WC на ​​прочность на сжатие

3.4. Влияние ТВС на прочность на сжатие

4. Выводы

Конфликт интересов

Благодарности

Свойства бетона при повышенных температурах

1. Введение

2. Свойства, влияющие на огнестойкость

2.1. Общие сведения

2.2. Термические свойства

2.3. Механические свойства

2.4. Деформационные свойства

2,5. Выкрашивание

3. Термические свойства бетона при повышенных температурах

3.1. Теплопроводность

3.3. Влияние соотношения WC на прочность на сжатие