Классы и марки бетона
Показателями качества бетона являются его классы по прочности на сжатие и на осевое растяжение.
Классы бетона по прочности на сжатие (В) соответствуют гарантируемой прочности с обеспеченностью 0,95 и численно равны нормативной кубиковой прочности Rn, определяемой по формуле
Rn = Rm(1-1,64U)
где Rm — среднестатистическая прочность бетона; U— коэффициент вариации (изменчивости) прочности бетона, для бетонов обычного тяжелого и на пористых заполнителях U = 0,135.
В соответствии с [80] основными нормируемыми и контролируемыми показатели качества бетона являются:
- класс по прочности на сжатие В;
- класс по прочности на осевое растяжение Bt;
- марка по морозостойкости F;
- марка по водонепроницаемости W;
- по средней плотности D.
Класс бетона по прочности на сжатие В соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность) и принимается в пределах от В 0,5 до В 120.
Класс бетона по прочности на осевое растяжение В, соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона) и принимается в пределах от Вt 0,4 до Вt 6.
Допускается принимать иное значение обеспеченности прочности бетона на сжатие и осевое растяжение в соответствии с требованиями нормативных документов для отдельных специальных видов сооружений (например, для массивных гидротехнических сооружений).
Марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании, и принимается в пределах от F15 до F1000.
Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (МПа 10-1), выдерживаемому бетонным образцом при испытании, и принимается в пределах от W2 до W20.
Марка по средней плотности D соответствует среднему значению объемной массы бетона в кг/м3 и принимается в пределах от D200 до D5000.
Для напрягающих бетонов устанавливают марку по самонапряжению.
При необходимости устанавливают дополнительные показатели качества бетона, связанные с теплопроводностью, температуростойкостью, огнестойкостью, коррозионной стойкостью (как самого бетона, так и находящейся в нем арматуры), биологической защитой и с другими требованиями, предъявляемыми к конструкции.
Показатели качества бетона должны быть обеспечены соответствующим проектированием состава бетонной смеси (на основе характеристик материалов для бетона и требований к бетону), технологией приготовления бетона и производства работ. Показатели бетона контролируют в процессе производства и непосредственно в конструкции.
Необходимые показатели бетона следует устанавливать при проектировании бетонных и железобетонных конструкций в соответствии с расчетом и условиями эксплуатации с учетом различных воздействий окружающей среды и защитных свойств бетона по отношению к принятому виду арматуры.
Классы и марки бетона следует назначать в соответствии с их параметрическими рядами, установленными нормативными документами.
Класс бетона по прочности на сжатие В назначают во всех случаях.
Класс бетона по прочности на осевое растяжение В, назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и ее контролируют на производстве.
Марку бетона по морозостойкости F назначают для конструкций, подвергающихся действию попеременного замораживания и оттаивания.
Марку бетона по водонепроницаемости W назначают для конструкций, к которым предъявляют требования по ограничению водопроницаемости.
Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и по прочности на осевое растяжение (проектный возраст), назначают при проектировании исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками с учетом способа возведения и условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в проектном возрасте 28 суток.
Прочность на сжатие
Газобетон YTONG обладает высокой прочностью на сжатие. Это означает, что газобетонные стены способны без повреждений выдерживать длительные нагрузки от вышележащих конструкций здания – верхних этажей, перекрытий, крыши.
Несущей способности газобетона вполне достаточно, чтобы возводить из него здания в несколько этажей. Так, по заключению государственной экспертной организации – ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, из блоков YTONG с маркой по плотности D500 можно строить дома высотой до 5 этажей включительно, без несущего каркаса. А прочности блоков YTONG с маркой по плотности D400 достаточно, чтобы возводить здания высотой 3 этажа без несущего каркаса.
Для малоэтажного домостроения 3 этажа – это максимальная величина, ведь российское законодательство запрещает строить объекты ИЖС выше трёх этажей. Поэтому блоки D400 прекрасно подходят для строительства загородного дома. Блоки с маркой по плотности D300 оптимальны для одноэтажных зданий, однако их прочности хватает для возведения здания в несколько этажей при обязательном условии – наличии профессионального проекта.
Как можно заметить, для качественного газобетона действует следующее правило: чем выше его плотность, тем выше и его прочность. Вместе с тем с увеличением плотности газобетона неизбежно ухудшаются его теплозащитные свойства. Поэтому задача ответственного производителя – тщательно подобрать рецептуру и отладить технологический процесс, чтобы изготавливать блоки одновременно прочные и «тёплые». Именно такие газобетонные блоки производит YTONG:
- Блоки с маркой по плотности D300 (YTONG A++): класс прочности – В2,0, теплопроводность в сухом состоянии 0,078 Вт/м°С
- Блоки с маркой по плотности D400: класс прочности – В2,5, теплопроводность в сухом состоянии 0,078 Вт/м°С
- Блоки с маркой по плотности D500: класс прочности – В3,5, теплопроводность в сухом состоянии 0,078 Вт/м°С
Класс прочности – это показатель гарантированной прочности на сжатие материала, измеряемый в лабораторных условиях.
Добавим, что прочность каменного здания зависит не только от прочности самого каменного материала, но также от его размера и структуры (наличия/ отсутствия пустот), технологии укладки (на цементный раствор, клеевой раствор), толщины шва и других параметров. Иными словами, кладка из газобетона оказывается чуть менее прочной (не более чем на 40%), чем кладка из крупноформатной «тёплой» керамики, хотя керамика сама по себе почти в два раза прочнее газобетона.
Марки и классы бетона — показатели прочности
Главными показателями качества бетона являются его марка и класс. Именно на них акцентируется внимание покупателя при выборе бетона. Эти два показателя описывают ключевую характеристику бетона — прочность.
Характеристика, называемая маркой бетона, описывает его среднюю прочность на сжатие. Обозначается латинской литерой М и измеряется в килограммах на квадратный сантиметр (кг/см²). Величина М лежит в интервале от 50 до 1000 кг/см² и показывает усредненный предел прочности на сжатие.
То есть, обе характеристики используются для описания прочности бетона. Различие марки бетона и класса бетона в том, что марка — это просто усредненное значение прочности, а класс — прочность с гарантированной обеспеченностью.
В соответствии с СТ СЭВ 1406, показатель марки бетона перестали использовать в проектировании. В современной проектной документации требования к бетону указываются только в классах. Но несмотря на то, что любой современный проект содержит информацию о классе бетона, многие строительные организации по старой привычке заказывают бетон в марках.
В таблице соответствия марок и классов бетона приведено соответствие различный марок и классов бетона.
Условия выбора бетона по прочности в зависимости от вида работ
ГОСТом 26633-91 определено соотношение между классом и маркой бетона, указана его граничная прочность в кгс/кв.см. Также необходимо при выборе учесть рекомендации по применению различных классов бетона в строительстве.
- М100 — относится к классу В7,5, его средняя прочность 98 кгс/кв.см. Считается легким видом бетона. Предназначен для проведения предварительных строительных работ, большие нагрузки выдержать не способен, для несущих конструкций не подходит. Сфера применения: дорожки, отмостки, бордюры, предварительная заливка пола.
- М150 — относится к классу В10 и В12,5, его средняя прочность 131 кгс/кв.см или 164 кгс/кв.см. По свойствам аналогичен марке М100. Основное отличие — обладает большей прочностью, прослужит на порядок дольше, однако стоимость его выше аналога.
- М200 — относится к классу В15, его средняя прочность 196 кгс/кв.см. Незаменим при заливке ж/б плит перекрытий, обустройстве подпорных стен, подходит для лестничных конструкций, площадок и дорожных покрытий, рассчитанных на невысокие нагрузки.
- М250 — относится к классу В20, его средняя прочность 262 кгс/кв.см. В соответствии со строительными нормами и правилами именно с этой марки бетона разрешается заливать фундаменты для одноэтажных зданий и хозпостроек: гаражи, бани, небольшие склады. По свойствам бетон идентичен марке М200, но характеризуется более высоким показателем прочности и долговечности.
- М300 — относится к классу В22,5, его средняя прочность 294,7 кгс/кв.см. Одна из самых востребованных на строительном рынке марок. Подходит для обустройства монолитных фундаментов, стоянок, площадок и лестничных пролетов в многоэтажных зданиях, а также используется при изготовлении инженерных коммуникаций.
- М350 — относится к классу В25, его средняя прочность 327 кгс/кв.см. Высокая прочность позволяет применять данную марку при заливке фундаментов, строительстве дорог и автомагистралей, различных дорожных элементов. Высокая прочность находит применение в несущих конструкциях с большими нагрузками.
- М400 — относится к классу В30, его средняя прочность 393 кгс/кв.см. Дорогостоящая марка бетона, которая используется в случаях возведения комплексов большой этажности, а также объектов, к которым предъявляются особые требования по надежности, прочности и быстроте схватывания самого бетона. Он незаменим при заливке свай, строительстве заводов, аквапарков, ТРЦ, банковских хранилищ.
Кроме прочностных характеристик при выборе следует также учесть показатели морозостойкости, водонепроницаемости, подвижности массы и т.д. Итоговая стоимость бетона напрямую зависит от всех перечисленных параметров.
оригинал: https://beton24.ru/articles/vse-o-betone/marki-i-klassy-betona/
Вконтакте
Google+
Высокопрочный бетон — Как сделать ремонт квартиры самостоятельно?
Под прочным бетоном понимается затвердевший бетон. Он должен соответствовать заранее установленным требованиям для данной конструкции (рис. 1).
Рис. 1. Примеры применения бетона
СвойстваБетон имеет задачу нести нагрузку Поэтому требуется соответствующая нагрузке прочность на сжатие. Если бетон при изгибе работает на растяжение, он получает трещины или разрушается. Изменение формы под нагрузкой называют ползучестью, изменение формы на основе уменьшения объема бетона во время процесса гидратации называют усадкой.
Чтобы улучшить сопротивление трещинообразованию из-за изменения формы бетона, можно применять волокнистый бетон.
Здесь речь идет о бетоне, у которого кроме заполнителя подмешиваются волокна различных материалов. В качестве таких материалов применяют стальные волокна, волокна из стекловолокна, синтетические волокна или углеродистые волокна. Эти волокна не могут заменить арматуры, однако они снижают трещинообразование и повышают прочность бетона на растяжение.
Структура бетона должна быть такой плотной, чтобы была обеспечена защита от коррозии. При применении бетона для наружных деталей требуется морозостойкость бетона. При хорошем уплотнении содержание пор в теле бетона достаточно мало, однако водонепроницаемость целенаправленно может быть обеспечена только, например, за счет применения добавок и присадок, а также за счет выбора заполнителя соответствующего гранулометрического состава.
Из-за своей высокой плотности бетон имеет плохую теплоизолирующую способность, однако это же свойство придает ему высокую звукоизолирующую способность от воздушного шума. Однако его жесткая структура является причиной недостаточной звукоизоляции бетонных конструкций от корпусного шума и ударного шума по междуэтажным перекрытиям в жилищном строительстве.
Прочность на сжатие является важнейшим свойством бетона. Она зависит от прочности цемента, водоцементного отношения и гранулометрического состава заполнителя. Бетон с грубозернистым заполнителем имеет меньшую поверхность соприкосновения зерен, и в нем возникает больше пустот (поры насыпи), чем в бетоне с разноразмерным заполнителем. Эти поры должны заполняться цементным клеем. Поэтому следует стремиться к гранулометрическому составу заполнителя согласно регулярной ситовой линии области 3, так как тогда при наибольшем возможном количестве точек соприкосновения зерен заполнителя получается мало воздушных пор.
Твердение начинается через 12 часов после смешивания бетона. Через 3 дня он имеет, например, при применении цемента СЕМ 32,5 R и наружной температуре +20 °С от 50 до 60% своей прочности. После 7 дней его прочность составляет от 65 до 80%, и через 28 дней бетон достигает своей минимальной прочности на сжатие. Дальнейшее нарастание прочности возможно. Она, однако, не учитывается при расчете бетонных конструкций на допустимые нагрузки.
Бетоны с особыми свойствами
Если к конструкциям предъявляются особые требования, как, например, водонепроницаемость или сопротивление воздействию химических материалов или сильным механическим воздействиям, применяют бетон классов экспозиции XD, XF, ХА или ХМ (рис. 2).
Рис. 2. Применение бетона с особыми свойствами
Водонепроницаемый бетон (WU-бетон) для конструкций толщиной около 10 см до 40 см должен быть таким плотным, чтобы глубина проникновения воды в него не превышала 0,6, а при более толстых конструкциях — 0,7 толщины.
Бетон с высокой морозостойкостью применяется, если он во влажном состоянии подвергается резким колебаниям замораживания и оттаивания. Если конструкции подвергаются воздействию еще и солей для оттаивания, то применяют бетон с высокой морозостойкостью и сопротивлением действию оттаивающих солей. В обоих случаях водонепроницаемость бетона необходима. Заполнитель должен обладать высокой морозостойкостью (eF). Водоцементное отношение не должно превышать граничных значений, установленных нормами. Иногда требуется ограниченное применение порообразуюших добавок. Для бетона, подверженного агрессивному воздействию мороза и солей оттаивания, как, например, дорожное полотно и перекрытия парковок, следует применять виды цемента СЕМ I, СЕМ II класса прочности 32,5 N или СЕМ III класса прочности 42,5 N.
Бетон с высокой сопротивляемостью химической агрессии устанавливается по плотности и по отношению w/z бетона. При сильных воздействиях SO4 на конструкции, например за счет дымовых газов, загрязненных вредными веществами почвы и промышленных сточных вод, требуется применение цемента с высоким сопротивлением воздействию сульфатов.
Высокотемпературный бетон до 250 °С приготавливается с использованием заполнителя, имеющего по возможности малый коэффициент температурного расширения, например известняка. За бетоном следует в два раза дольше осуществлять последующий уход, чем это требуется при самых невыгодных условиях. Перед первым нагреванием бетон должен просохнуть.
Для предотвращения трещин первое нагревание должно происходить медленно.
Бетон с высокой сопротивляемостью истиранию должен выдерживать особо высокие механические воздействия, например от сильного транспортного движения, падающего насыпного материала, от быстро текущей и содержащей твердые вещества воды, а также от частых ударов при перемещении тяжелых предметов (рис. 3).
Рис. 3. Полы на складах из износостойкого бетона
Зерна заполнителя диаметром до 4 мм должны быть преимущественно из кварца или из материалов по меньшей мере такой же твердости. Для более грубых зерен следует применять каменную породу или искусственно приготовленные материалы с высоким сопротивлением истиранию (износостойкостью). При особо высоких нагрузках подходят такие твердые материалы, как металлические шлаки или металлическая стружка. Для любого заполнителя требованием является наличие равномерно шероховатой поверхности и жатой формы зерен. Каменный заполнитель должен быть по возможности грубозернистым и по ситовой линии лежать вблизи ситовой линии А или при гранулометрическом составе с выбросами — вблизи ситовых линий В или U. Уход за бетоном после укладки должен производиться в два раза дольше обычного.
Классификация набравшего прочность бетонаНаряду с классификацией бетона по плотности и консистенции бетон подразделяется по прочности на сжатие (на классы прочности на сжатие) и по условиям окружающей среды (классы экспозиции).
Классы бетона по прочности на сжатиеТребуемая минимальная прочность на сжатие зависит от требований к бетону и к конструкциям из него. В DIN EN 206 бетон обозначается сокращенно С (Concrete) и бетоны подразделяются на классы прочности (табл. 1). Присвоение бетону того или иного класса прочности производится по результатам испытаний прочности затвердевших образцов после выдержки в течение 28 дней. По DIN 1045 прочность на сжатие проверяется на образцах в виде кубиков с длиной стороны 150 мм, если другое не оговаривается. Согласно DIN EN 206 допустимыми являются также цилиндрические образцы диаметром 150 мм и высотой 300 мм.
Полученная прочность считается характеристической прочностью образца и при цилиндрических образцах обозначается fck,cyt а при кубических — fсk,сubе.
Таблица 1. Классы прочности на сжатие для нормального и тяжелого бетона по DIN EN 206 | |||||
Класс прочности на сжатие | Характерная минимальная прочность на сжатие цилиндра fck,cytH/мм2 | Характерная минимальная прочность кубиков fck,cube, H/мм2 | Класс прочности на сжатие | Характерная минимальная прочность на сжатие цилиндра fck,cyt, Н/мм2 | Характерная минимальная прочность кубиков fck,cube, Н/мм2 |
С8/10 | 8 | 10 | С45/55 | 45 | 55 |
С12/15 | 12 | 15 | С50/60 | 50 | 60 |
С16/20 | 16 | 20 | С55/67 | 55 | 67 |
С20/25 | 20 | 25 | С60/75 | 60 | 75 |
С25/30 | 25 | 30 | С70/85 | 70 | 85 |
СХ30/37 | 30 | 37 | С80/95 | 80 | 95 |
С35/45 | 35 | 45 | С90/105 | 90 | 105 |
С40/50 | 40 | 50 | С100/115 | 100 | 115 |
Это та прочность, которая согласно ожиданиям будет только на 5% ниже всех возможных измеренных значений.
Классы экспозицииБетонные конструкции подвержены внешним воздействиям. Они могут привести к повреждениям конструкций. Если, например, бетонная конструкция подвержена постоянному воздействию влажности и мороза, то плотная структура бетона разрушается и арматура больше не будет защищена от коррозии. Также и химические вещества, например соль оттаивания или морская вода, могут вызвать повреждение конструкции.
При определении состава бетона поэтому необходимо учитывать влияния, которым впоследствии будет подвергаться строительная конструкция. Различные условия окружающей среды подразделяются по виду вредных влияний на 7 классов. Их называют классами экспозиции, сокращенно X (табл. 2).
Таблица 2. Классы экспозиции и граничные значения для состава и свойств бетона по DIN 1045 | |||||
Классы экспозиции | Описание окружающей среды | Класс прочности на сжатие | Минимальное содержание цемента, кг/м3 | Наибольшее долустимое значение w/z | Конструкции (примеры) |
1. Коррозия и риск воздействий отсутствуют | |||||
ХО | Для бетона без арматуры | С8/10 | — | — | Фундаменты (без воздействия мороза), внутренние неармированные конструкции |
2. Коррозия арматуры вследствие карбонизации | |||||
ХС1 | Сухо/постоянно мокро | С16/20 | 240 | 0,75 | Внутренние армированные конструкции при обычной влажности воздуха включая кухни, ванные, моечные | ХС2 | Мокро, редко сухо | С16/20 | 240 | 0,75 | Фундаменты, стены подвалов под землей, армированные плиты подошвы (без воздействия мороза) | tr>ХСЗ | Умеренная влажность | С20/25 | 260 | 0,65 | Армированные конструкции на наружном воздухе |
ХС4 | Попеременно мокро и сухо | С20/25 | 280 | 0,60 | Конструкции снаружи, армированные. Конструкции с высоким сопротивлением проникновению воды, стены подвалов над уровнем грунта |
3. Коррозия арматуры, обусловленная хлоридами, за исключением морской воды | |||||
XD1 | Умеренная влажность | С30/37 | 300 | 0,55 | Конструкции снаружи, с влиянием мороза (горизонтальные), туман от разбрызгиваемой антиобледенительной соли | XD2 | Мокро, редко сухо | С35/45 | 320 | 0,50 | tr>XD3 | Попеременно мокро и сухо | С35/45 | 320 | 0,45 | Конструкции снаружи, с влиянием мороза (вертикальные), солевой туман |
4. Коррозия арматуры, обусловленная хлоридами из морской воды | |||||
XS1 | Соленый воздух, но нет непосредственного контакта с морской водой | С30/37 | 300 | 0,55 | Наружные конструкции, например устои плотин и заградительных сооружений |
XS2 | Под водой | С35/45 | 320 | 0,50 | Конструкции портовых сооружений, постоянно находящиеся под водой, например подошвы заградительных сооружений |
XS3 | Районы приливов, места, подверженные брызгам воды и тумана от разбрызгивания | С35/45 | 320 | 0,45 | Стенки причалов в портовых сооружениях, стены шлюзов |
5. Воздействие мороза с и без антиобледенительных средств | |||||
XF1 | Умеренное водонасыщение без антиобледенительных средств | С25/30 | 280 | 0,60 | Наружные конструкции |
XF2 | Среднее водонасыщение при использовании антиобледенителей | С25/30 | 300 | 0,55 | Конструкции в водяном тумане или в местах воздействия брызг воды на обрабатываемых антиобледенителями дорожных поверхноcтях, если это не XF4, конструкции в местах воздействия брызг морской воды |
С35/45 | 320 | 0,50 | |||
XF3 | Высокое водонасыщение без антиобледенителей | С25/30 | 300 | 0,55 | Открытые резервуары для воды, строительные конструкции при периодическом воздействии пресной воды |
С35/45 | 320 | 0,50 | |||
XF4 | Высокое водонасыщение при воздействии антиобледенительных средств | С30/37 | 320 | 0,50 | Плоскости дорожного покрытия, обрабатываемые антиобледенителями, преимущественно горизонтальные конструкции дорожных покрытий, находящиеся под воздействием брызг воды, при воздействии антиоблединительных солей |
6. Коррозия бетона при химических воздействиях | |||||
ХА1 | Окружающая среда, химически слабо воздействующая на бетон | С25/30 | 280 | 0,60 | Стены подвалов и водонепроницаемые сооружения со слабым химическим воздействием на них, резервуары очистных сооружений, дождеприемные резервуары |
XA2 | Химически среднее воздействие на окружающую среду | С35/45 | 320 | 0,50 | Стены подвалов в земле и водонепроницаемые сооружения при среднем химическом воздействии, бетонные конструкции, соприкасающиеся с морской водой |
ХА3 | Химически сильное воздействие на окружающую сраду | С35/45 | 320 | 0,45 | Промышленные водоотводные сооружения при наличии химически агрессивных стоков, силосные ямы, градирни с отведением дымовых газов |
7. Коррозия бетона из-за истирающих нагрузок | |||||
XM1 | Умеренные истирающие нагрузки | С30/37 | 300 | 0,55 | Несущие промышленные полы или полы жесткости при нагрузке от транспортных средств на надувном резиновом ходу |
XM2 | Сильные истирающие нагрузки | С30/37 | 300 | 0,55 | Несущие промышпенные попы и попы жесткости при нагрузке от вилочных погрузчиков на надувном ипи цельном резиновом ходу |
С35/45 | 320 | 0,45 | |||
XM3 | Очень сильные истирающие нагрузки | С35/45 | 320 | 0,45 | Поверхности, по которым часто перемещаются гусеничные транспортные средства |
- Нет риска коррозии и агрессивных воздействий (ХО = без агрессивных воздействий).
- Коррозия арматуры, инициированная карбонизацией (ХС = карбонизация).
- Коррозия арматуры, обусловленная хлоридами, за исключением морской воды (XD = Deicing Salt — солевой антиобледенитель дорожных покрытий).
- Коррозия арматуры, обусловленная хлоридами морской воды (XS = Seawater — морская вода).
- Удар мороза без оттаиваюших средств (XF = Freesing — замораживание).
- Химическая агрессия против бетона, например от природных грунтов или сточных вод (ХА = химическая кислота).
- Агрессия против бетона истирающих нагрузок (ХМ = механическое истирание).
Однако бетонная конструкция может подвергаться многим влияниям. Это может быть выражено с помощью комбинации классов экспозиции.
Для того чтобы бетон для конструкции достиг желаемых свойств, DIN 1045 устанавливает граничные значения для минимального содержания цемента и наибольшего допустимого значения w/z для применяемых классов по прочности на сжатие (см. табл. 2).
класс бетона по прочности на сжатие
- класс бетона по прочности на сжатие
3.17 класс бетона по прочности на сжатие: Установленные в нормативных документах унифицированные ряды показателей прочности бетона на сжатие, принимаемые с гарантированной обеспеченностью.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.
- Класс бетона по прочности в проектном возрасте
- класс В
Смотреть что такое «класс бетона по прочности на сжатие» в других словарях:
Класс бетона по прочности на сжатие — (В) нормированное значение прочности RN, задаваемое с обеспечиваемостью 0,95 и определяемое по соотношению: R£ = R(1 1,64 CV), где Cv коэффициент вариации прочности, a R среднее значение прочности образцов – кубов размером 150 мм. [Ушеров… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Класс ячеистого бетона по прочности на сжатие — – значение кубиковой прочности бетона на сжатие стобеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность). [ГОСТ 31359 2007] Рубрика термина: Легкие бетоны Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Класс бетона по прочности — (EN206 1) величина, соответствующая гарантированной прочности при сжатии, выражаемая символом С для тяжелых бетонов, символом LC для легких бетонов с числами, обозначающими нормативное сопротивление и прочность образцов цилиндров размером… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
класс ячеистого бетона по прочности на сжатие — Значение кубиковой прочности бетона на сжатие с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность). [ГОСТ 31359 2007] Тематики бетон … Справочник технического переводчика
класс ячеистого бетона по прочности на сжатие — 3.8 класс ячеистого бетона по прочности на сжатие: Значение кубиковой прочности бетона на сжатие с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность). Источник: ГОСТ 31359 2007: Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
класс бетона — 3.14 класс бетона : Одно из нормируемых значений унифицированного ряда данного показателя качества бетона, принимаемого с гарантированной обеспеченностью. Источник: ОДМ 218.3.015 2011: Методические рекомендации по строительству цементобетонных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Класс бетона — Класс бетона – показатель качества бетона по прочности на сжатие по прочности на осевое растяжение (по прочности на осевое растяжение назначается в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Класс бетона — гарантированное значение показателя прочности тяжелого бетона. Определяют на основе унифицированных показателей прочности, принимаемых с гарантированной обеспеченностью 95 %. Установлены ряды классов по прочности на растяжение при изгибе (Btb) и… … Строительный словарь
класс — 3.7 класс : Совокупность подобных предметов, построенная в соответствии с определенными правилами. Источник: ГОСТ Р 51079 2006: Технические средства реабилитации людей с ограничениями жизнедеятельности. Классификация … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Класс прочности цемента — – условное обозначение одного из значений параметрического ряда по прочности цемента (МПа) в максимальные сроки, установленные нормативным документом. [ГОСТ 30515 2013] Класс прочности цемента – класс прочности на сжатие. [EN 197 1]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Прочность бетона на сжатие. Марка и класс бетона
Навигация:
Главная → Все категории → Бетонные смеси и бетоны
При испытании бетона на сжатие применяют гидравлические прессы. При выборе пресса учитывают, что разрушающая нагрузка должна составлять не менее 0,2 и не более 0,8 от максимального усилия Гтйх для пресса (при выбранной шкале измерения).
При испытании бетона на сжатие (ГОСТ 10180-90) образцы изготовляют в виде кубов и цилиндров размерами: длина ребра куба или диаметр цилиндра 70, 100, 150, 200 или 300 мм, высота цилиндра должна быть в два раза больше диаметра. Для цилиндрических образцов, выпиленных из готовых изделий, допускается отношение высоты к диаметру от 1 до 2 (для ячеистого бетона и бетонов низкой прочности).
При нестандартных испытаниях, проводимых параллельно с исследованием деформационных характеристик бетона, применяют образцы-призмы квадратного сечения 100×100, 150×150 или 200×200 см и высотой, равной четырехкратному размеру сечения.
Образцы для испытаний изготовляют из проб бетонной смеси, применяемой при изготовлении контролируемого изделия. Пробы берут из одного замеса или из кузова автомобиля, перевозящего бетонную смесь. Объем пробы должен быть больше объема изготовляемых из нее образцов. Из пробы изготовляют несколько серий, каждая по три образца. Количество серий определяется задачами испытаний. В некоторых случаях образцы бетонируют в формах, заложенных в конструкцию (при исследовании массивных сооружений со слабым армированием).
Формы для образцов (рис. 11.4) изготовляют из стали или других плотных материалов с низким водопоглощением, малой деформативностью, низким температурным коэффициентом линейного расширения, а также стойких к воздействию щелочной среды. Отклонения внутренних линейных размеров форм не должны превышать ±1%, а размеров свыше 200 мм — более 2 мм. Отклонение от взаимной перпендикулярности рабочих поверхностей форм не должно превышать 0,5 мм на 100 мм длины, а уклоны внутренних искривлений поверхности допускаются до 0,03 мм на 100 мм длины.
Перед бетонированием внутренние поверхности формы смазывают минеральным маслом, эмульсиями или другими составами, которые предохраняют стенки форм от прилипания бетона и от коррозии. Бетон укладывают не позже чем через 15 мин после отбора пробы или приготовления замеса.
Очень подвижные бетонные смеси (осадка конуса более 12 см) укладывают в один-два слоя штыкованием, уплотняя с помощью гладкого стального стержня 10…20 раз от краев к середине. При уплотнении первого слоя стержень опускают до дна, а второго так, чтобы он входил на 20…30 мм в первый слой. Более жесткие бетонные смеси уплотняют на лабораторной виброплощадке. Во всех случаях смесь уплотняют до появления на ее поверхности цементного молока, но не больше, так как затем начинается расслоение смеси. По окончании уплотнения поверхность выравнивают кельмой, срезая избыток смеси.
Затем формы, накрыв влажной тканью, хранят 24 ч в помещении с температурой (20±2) °С. Образцы в цилиндрических формах закрывают крышкой и хранят в горизонтальном положении. Через 24…30ч образцы распалубливают и помещают в камеру нормального твердения при влажности 95% или хранят во влажных опилках. Образцы, предназначенные для контроля за твердением бетона в конструкции, хранят при температурно-влажностных условиях, аналогичных условиям твердения бетона в конструкции, и распалубливают одновременно с конструкцией.
При отборе образцов из бетонной конструкции их выпиливают или высверливают в местах, где это практически не снижает прочности конструкции. К моменту отбора образцов бетон должен набрать не менее половины проектной прочности. Если нет возможности определить прочность бетона косвенным путем, то время твердения до достижения половины проектной прочности принимают в зависимости от применяемого цемента: для глиноземистого цемента — 1 сут, для быстротвердеющих портландцемента и шлакопортландцемента — 3 сут, для портландцемента марок 400, 500 — 7 сут, для цементов марки 300 — 14 сут.
Для пиления и сверления бетона при отборе образцов применяют дисковые пилы и сверла с алмазными или победитовыми резцами. Кубы и призмы обычно выпиливают, а цилиндры -высверливают, а затем опиливают с внутреннего торца. Образец маркируют на наружном торце масляной краской. Если в изделии нельзя выбрать участок без арматуры, то образцы с арматурой можно испытывать на сжатие поперек арматуры.
Образцы, отформанные из бетонной смеси, испытывают через 28сут после изготовления. В особых случаях (контроль прочности в процессе твердения, контроль времени набора проектной прочности бетона в конструкции и др.) — в сроки, указанные в специальной программе испытаний. Перед испытанием образцы осматривают, проверяя ровность поверхностей и отсутствие трещин и раковин. Небольшие неровности глубиной до 2 мм выравнивают быстротвердеющим цементно-песчаным раствором. Образцы обмеряют с погрешностью не более ±1 мм и взвешивают с погрешностью не более 0,1%. Для одной серии испытаний средняя плотность образцов должна отличаться от среднего значения по серии не более чем на 3%.
Перед установкой образца в пресс тщательно очищают и протирают сухой тканью рабочие поверхности плит пресса и образца. Образец устанавливают так, чтобы направление нагрузки было параллельно слоям укладки бетонной смеси (т. е. цилиндры и призмы устанавливают вертикально, а кубы обычно вверх боковой гранью). На плите пресса должна быть заранее сделана строго центрированная разметка. Если же это условие не выполнено, то при установке используют специальный центрирующий шаблон.
Включив пресс, образец нагружают непрерывно и равномерно со скоростью (0,6±0,2) МПа в секунду до разрушения образца. Разрушающая нагрузка Рр фиксируется на силоизмери-тельной шкале пресса по показанию пассивной стрелки, которая после начала снижения разрушающего усилия Fp остается на месте.
Разрушающую нагрузку определяют как произведение показания пассивной стрелки шкалы на тарировочный коэффициент, указанный в паспорте пресса или специально найденный по показаниям образцового динамометра. Площадь сечения образца определяют как полусумму площадей опорных граней.
Если серия состоит из двух образцов, прочность бетона определяют как полусумму двух полученных значений /?сЖ. При трех образцах в серии получают три значения ЯсЖ: меньшее, большее и промежуточное. Если и меньшее, и большее значения отличаются от промежуточного не более чем на 15%, то прочность бетона принимают как среднее арифметическое из трех значений Ясж. При большей разнице пределом прочности при сжатии будет промежуточное значение Ясж.
Кроме предела прочности бетона для образцов данных размеров надо вычислить «эталонную» прочность, которую показал бы образец среднего стандартного размера (куб с ребром размером 150 мм).
Бетон – материал неоднородный: его прочность колеблется от замеса к замесу, и даже образцы, взятые из одного замеса, могут отличаться по прочности. Это объясняется изменчивостью в качестве сырья, неточностью его дозировки, неоднородности Перемешивания и уплотнения, различием в режиме твердения. Поэтому средняя кубиковая прочность бетона и определяемая на ее основе марка бетона не дает гарантии получения именно этой прочности бетона (прочность может оказаться как больше, так и меньше).
Поэтому было введено понятие класс бетона по прочности (В) — прочность бетона с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленная классом прочность обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100.
Похожие статьи:
Камни стеновые из горных пород
Навигация:
Главная → Все категории → Бетонные смеси и бетоны
Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум
Классы прочности Болтов, Винтов, Шпилек, Гаек. Маркировка прочности крепежа
Стали и прочность крепежаМашиностроительный крепёж может иметь различное назначение и выполнять самые разные задачи — от простого формирования целостности конструкции до восприятия основной несущей силовой нагрузки на конструкцию. Чем больше нагрузка на крепёж, тем более высокой прочностью он должен обладать.
В зависимости от назначения и области применения крепёж изготавливают различных классов прочности, соответственно из разных марок сталей. Нет никакой надобности использовать высокопрочные болты для крепления, скажем, козырька на киоске, и напротив — совсем недопустимо использовать болты обычного, низкого, класса прочности в ответственных конструкциях башенных или козловых кранов — здесь применяются исключительно высокопрочные болты по ГОСТ 7817-70 — отсюда и народное название таких болтов «крановые болты». Желание сэкономить и использовать обычные болты — подешевле, или «крановые болты», но изготовленные из низкопрочных сталей, приводит к зрелищным новостям по телевизору с падающим краном в центре внимания.
Для различных видов крепежа (болты, винты, гайки, шпильки) используются разные стали, разные классы прочности и различная их маркировка.
Рассмотрим по-порядку.
Болты, винты и шпилькиБолты, винты и шпильки производятся из различных углеродистых сталей — разным сталям соответствуют разные классы прочности. Хотя, иногда можно из одной и той же стали изготовить болты различных классов прочности, используя при этом разные способы обработки заготовки или дополнительную термическую обработку — закалку.
Например, из Стали 35 можно изготовить болты нескольких классов прочности: класса прочности 5.6 — если изготовить болты методом точения на токарном и фрезерном станке: классов 6.6 и 6.8 — получатся при изготовлении болтов методом объёмной штамповки на высадочном прессе; и класса 8.8 — если полученные перечисленными способами болты подвергнуть термической обработке — закалке.
Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утверждённый прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности:
3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9
Первая цифра маркировки класса прочности болта обозначает 0,01 часть номинального временного сопротивления — это предел прочности на растяжение — измеряется в МПа (мегапаскалях) или Н/мм² (ньютонах на миллиметр квадратный). Также первая цифра маркировки класса прочности обозначает ≈0,1 часть номинального временного сопротивления, если Вы измеряете предел прочности на растяжение в кгс/мм² (килограммах-силах на миллиметр квадратный).
Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел прочности на растяжение
5/0,01=500 МПа (или 500 Н/мм²; или ≈50 кгс/мм²)
Вторая цифра обозначает 0,1 часть отношения предела текучести (напряжения, при котором уже начинается пластическая деформация) к номинальному временному сопротивлению (пределу прочности на растяжение) — таким образом для шпильки класса прочности 10.9 второе число означает, что у шпильки, относящейся к этому классу, минимальный предел текучести будет равен 90% от значения предела прочности на растяжение, то есть будет равен: (10/0,01)×(9×0,1)=1000×0,9=900 МПа (или Н/мм²; или ≈90 кгс/мм²)
Пример: Шпилька класса прочности 5.8: Определяем предел текучести
500х0,8=400 МПа (или 400 Н/мм²; или ≈40 кгс/мм²)
Значение предела текучести — это максимально допустимая рабочая нагрузка болта, винта или шпильки, при превышении которой происходит невосстанавливаемая деформация. При расчётах нагрузки на болты, винты или шпильки используют 1/2 или 1/3 от предела текучести, то есть, с двукратным или трёхкратным запасом прочности соответственно.
Классы прочности и марки сталей для болтов, винтов и шпилекКласс прочности | Марка стали | Граница прочности, МПа | Граница текучести, МПа | Твердость по Бринеллю, HB |
---|---|---|---|---|
3.6 | Ст3кп, Ст3сп, Ст5кп, Ст5сп | 300…330 | 180…190 | 90…238 |
4.6 | Ст5кп, Ст.10 | 400 | 240 | 114…238 |
4.8 | Ст.10, Ст.10кп | 400…420 | 320…340 | 124…238 |
5.6 | Ст.35 | 500 | 300 | 147…238 |
5.8 | Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп | 500…520 | 400…420 | 152…238 |
6.6 | Ст.35, Ст.45 | 600 | 360 | 181…238 |
6.8 | Ст.20, Ст.20кп, Ст.35 | 600 | 480 | 181…238 |
8.8 | Ст.35, Ст.45, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.20Г2Р | 800* | 640* | 238…304* |
8.8 | Ст.35, Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.20Г2Р | 800…830** | 640…660** | 242…318** |
9.8* | Ст.35, Ст.35Х, Ст.45, Ст.38ХА, Ст.40Х, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.20Г2Р | 900 | 720 | 276…342 |
10.9 | Ст.35Х, Ст.38ХА, С.45, Ст.45Г, Ст.40Г2, Ст.40Х, Ст.40Х Селект, Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, | 1000…1040 | 900…940 | 304…361 |
12.9 | Ст.30ХГСА, Ст.35ХГСА, Ст.40ХНМА | 1200…1220 | 1080…110 | 366…414 |
В таблице приведены самые распространённые в метизном производстве и рекомендованные марки сталей, но в различных особых случаях также применяются и другие стали, когда их применение продиктовано дополнительными требованиями к крепежу.
Значками помечено в таблице:
* применительно к номинальным диаметрам до 16 мм.
** применительно к номинальным диаметрам больше,чем 16 мм.
Существуют специальные стандарты на высокопрочные болты узкоотраслевого применения, имеющие свою градацию прочности. Например, стандарты на высокопрочные болты с увеличенным размером «под ключ», применяемые в мостостроении — так называемые «мостовые болты»: ГОСТ 22353-77 и российский стандарт ГОСТ Р 52644-2006.
Прочность болтов согласно этих стандартов обозначается значением временного сопротивления на разрыв (границы прочности) в кгс/см²: то есть, 110, 95, 75 и т.д.
Такие болты могут производиться в двух исполнениях:
- Исполнение У — для климатических областей с максимально низкой температурой до -400С — буква У не обозначается в маркировке
- Исполнение ХЛ — для климатических областей с максимально низкой температурой от -400С до -650С — обозначается в маркировке на головке болта после класса прочности
Резьба болтов | Класс прочности болтов | Марка стали | Граница прочности, МПа (кгс/см²) | Относит. удлинение, % | Ударная вязкость болтов исполнения ХЛ, МДж/м² (кгс·м/см²) | Макс. твердость по Бринеллю, HB |
---|---|---|---|---|---|---|
М16…М27 | 110 | 40Х Селект | 1100 (110)…1350 (135) | минимум 8 | минимум 0,5 (5) | 388 |
М30 | 95 | 950 (95)…1150 (115) | 363 | |||
М36 | 75 | 750 (75)…950 (95) | ||||
М42 | 65 | 650 (65)…850 (85) | ||||
М48 | 60 | 600 (60)…800 (80) |
В производстве высокопрочных болтов по данным стандартам используются также стали 30Х3МФ, 30Х2АФ и 30Х2НМФА. Применение таких сталей позволяет добиться ещё более высокой прочности.
Маркировка прочности болтов, винтов, шпилекМаркировка болтов и винтов под шестигранный ключ
Система маркировки метрического крепежа разработана инженерами ISO (International Standard Organization — Международная Организация Стандартов). Советские, российские и украинские стандарты опираются именно на эту систему.
Маркировке подлежат болты и винты с диаметром резьбы свыше 6 мм. Болты и винты диаметром менее 6 мм маркировать необязательно — производитель может наносить маркировку по собственной инициативе.
Необходимо отметить, что среди винтов маркируются только винты, имеющие шлиц под шестигранный ключ, с различной формой головки: с цилиндрической, с полукруглой и с потайной головкой. Винты со всеми типами головки, имеющие крестовой или прямой шлиц, не маркируются обозначением класса прочности.
Необходимо также отметить, что не маркируются болты и винты изготовленные методом резания, точения (т.е. не штамповкой) — в этом случае маркировка класса прочности возможна по дополнительному требованию Заказчика.
Знаки маркировки наносят на торцевой или боковой поверхности головки болта или винта. Если знаки наносятся на боковую поверхность головки, то они должны быть углубленными. Допускается маркировка выпуклыми знаками, при этом увеличение высоты головки болта или винта не должно превышать:
- 0,1 мм — для изделий с диаметром резьбы до 8 мм;
- 0,2 мм — для изделий с диаметром резьбы от 8 мм до 12 мм;
- 0,3 мм — для изделий с диаметром резьбы свыше 12 мм
Болты и винты с шестигранной и звездообразной головкой (в том числе изделия с фланцем) маркируют товарным знаком изготовителя и обозначением класса прочности. Данная маркировка наносится на верхней части головки выпуклыми или углубленными знаками; может также наноситься на боковой части головки углубленными знаками. Для болтов и винтов с фланцем, если в процессе производства невозможно нанести маркировку на верхней части головки, маркировку наносят на фланце.
Болты с полукруглой головкой и квадратным подголовником по ГОСТ 7802-80 классов прочности 8.8 и выше маркируют знаком производителя и обозначением класса прочности.
Символы маркировки классов прочности болтов и винтов под шестигранный ключ, приведены в следующей таблице:
Если данные символы невозможно нанести из-за формы головки или ее малых размеров, применяются символы маркировки по системе циферблата. Эти символы приведены в следующей таблице:
Также, в отдельных случаях, на головке болта может маркироваться сталь из которой изготовлен болт. Показан пример болта из Стали 40Х.
Маркировка шпилек
Шпильки маркируют цифрами класса прочности только с диаметром резьбы свыше 12 мм. Так как маленькие диаметры шпилек затруднительно маркировать с помощью цифровых клейм, то допускается маркировать такие шпильки, с диаметрами резьбы М8, М9, М10, М11, используя альтернативные знаки, приведенные на рисунке. Знаки наносят на торце гаечного конца шпильки.
Шпильки маркируют клеймением с углубленными знаками и нанесением обозначения класса прочности c товарным знаком производителя на безрезьбовом участке шпильки. Маркировке подлежат шпильки классов прочности 5.6, 8.8 и выше.
ГайкиКласс прочности для гаек из углеродистых сталей нормальной высоты (Н≈0,8d), гаек высоких (Н≈1,2d) и особо высоких (Н≈1,5d) обозначается одним числом. Утверждённый прочностной ряд содержит семь классов прочности:
4; 5; 6; 8; 9; 10; 12
Это число обозначает 1/100 часть предела прочности болта с которым в паре должна компоноваться гайка в резьбовом соединении. Такое сочетание болта и гайки называется рекомендуемым и позволяет равномерно распределить нагрузку в резьбовом соединении.
Например, гайка класса прочности 8 должна компоноваться с болтом, у которого предел прочности не менее, чем:
8 х 100 = 800 МПа (или 800 Н/мм²; или ≈80 кгс/мм²)
Следовательно, можно использовать болты классов прочности 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 — оптимальной будет пара с болтом класса прочности 8.8.
Классы прочности и марки сталей для гаек нормальной высоты, гаек высоких и гаек особо высокихКласс прочности | Марка стали | Граница прочности, МПа | Твердость по Бринеллю, HB |
---|---|---|---|
4 | Ст3кп, Ст3сп, Ст.5, Ст.5кп, Ст.20 | 510 | 112…288 |
5 | Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп | 520…630 | 124…288 |
6 | Ст.10, Ст.10кп, Ст.20, Ст.20кп, Ст.35, ст.45, ст.40Х | 600…720 | 138…288 |
8 | Ст.35, Ст.45, Ст.20Г2Р, Ст.40Х | 800…920 | 162…288 |
9 | Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45, Ст.40Х | 1040…1060 | 180…288 |
10 | Ст.35Х, Ст.38ХА, Ст.45, Ст.40Х, Ст.30ХГСА, Ст.40ХНМА | 900…920 | 260…335 |
12 | Ст.30ХГСА, Ст.40ХНМА | 1150…1200 | 280…335 |
Правило подбора гаек к болтам заключается в сохранении целостности резьбы гайки, навинченной на болт, при приложении пробной испытательной нагрузки — попросту говоря, при испытаниях гайку не должно «сорвать» от испытательной нагрузки для выбранного болта.
При подборе классов прочности болтов и гаек, сопрягаемых в резьбовом соединении, можно пользоваться следующей таблицей согласно ГОСТ 1759.4-87:
Класс прочности гайки | Сопрягаемые болты | |
Класс прочности | Диаметр резьбы | |
4 | 3.6; 4.6; 4.8 | до М16 |
5 | 3.6; 4.6; 4,8 | свыше M16 |
5.6; 5.8 | до М48 | |
6 | 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8 | до М48 |
8 | 8.8 | до М48 |
9 | 8.8 | от М16 до М48 |
9.8 | до M16 | |
10 | 10.9 | до М48 |
12 | 12.9 | до М48 |
Как правило, гайки высших классов прочности могут заменить гайки низших классов прочности. Такая замена рекомендуется для соединений «болт + гайка», напряжение в которых будет выше предела текучести, или напряжения от пробной нагрузки болта.
Классы прочности и марки сталей для гаек низкихПо причине того, что низкие шестигранные гайки предназначены, в основном, для препятствия отвинчиванию сопрягаемых шестигранных гаек нормальной или увеличенной высоты, и не несут силовой нагрузки — их изготавливают из низкоуглеродистых сталей. Класс прочности низкой гайки обозначается двузначным числом из двух цифр: первая — 0 (обозначает, что гайка не предназначена для несения силовой нагрузки), вторая 4 или 5 (обозначает 1/100 часть нагрузки, при которой срывается резьба гайки). Прочностной ряд для низких гаек состоит из двух классов прочности: 04 и 05
Также существует группа особо низких гаек с высотой Н менее 0,5d. В эту группу включены гайки для лёгких соединений, которые не подвергаются каким-либо существенным нагрузкам. Для таких гаек не определяется класс прочности — вместо этого может быть указана 1/10 часть от минимальной твёрдости по Виккерсу, HV.
В следующей таблице приведены марки сталей, используемые при изготовлении низких гаек:
Класс прочности | Марка стали | Граница прочности, МПа | Твердость по Бринеллю, HB |
---|---|---|---|
04 | Ст.3, Ст.3кп, Ст.5, Ст.5кп | 380 | 162…288 |
05 | Ст.10, Ст.10кп | 500 | 260…335 |
Значками помечено в таблице:
* для номинальных диаметров до 16 мм.
** для номинальных диаметров свыше16 мм.
Совместно с высокопрочными болтами узкоотраслевого применения, имеющими свою градацию прочности, применяются соответствующие высокопрочные гайки. Например, с уже упомянутыми «мостовыми болтами» по ГОСТ 22353-77 и ГОСТ Р 52644-2006 применяются гайки с увеличенным размером «под ключ» по стандартам ГОСТ 22354-77 и ГОСТ Р 52645-2006.
Прочность гаек согласно этих стандартов обозначается таким же значением, как у сопрягаемого болта — значением временного сопротивления на разрыв (границы прочности) в кгс/см²: 110, 95, 75 и т.д. Такие гайки, как и болты могут производиться в двух исполнениях:
- Исполнение У — для климатических областей с максимально низкой температурой до -400С — буква У не обозначается в маркировке
- Исполнение ХЛ — для климатических областей с максимально низкой температурой от -400С до -650С — обозначается в маркировке на головке болта после класса прочности
Резьба сопрягаемых болтов | Марка стали болта | Класс прочности гайки | Граница прочности, МПа (кгс/см²) | Марка стали гайки | Твердость по Бринеллю, HB |
---|---|---|---|---|---|
М16…М27 | Ст. 40Х Селект | 110 | 1100 (110) | Ст. 35, Ст.40, Ст.45, Ст. 35Х, Ст.40Х | 241…341 |
М30 | 95 | 950 (95) | 229…341 | ||
М36 | 75 | 750 (75) | |||
М42 | 65 | 650 (65) | |||
М48 | 60 | 600 (60) |
В производстве высокопрочных гаек по данным стандартам используются также стали 30Х3МФ, 30Х2АФ и 30Х2НМФА совместно с болтами из соответствующих сталей. Применение таких сталей позволяет добиться ещё более высокой прочности гаек.
Маркировка шестигранных гаек
Маркируют гайки с диаметром резьбы более 6 мм. Знаки маркировки наносят на одну из торцевых поверхностей. Гайки наименьшего класса прочности 4 не маркируют.
В некоторых технически обоснованных случаях допускается наносить маркировку на боковых поверхностях (гранях) гайки.
Знаки должны быть углубленными.
Допускается маркировка гаек по системе циферблата. Такая система используется в основном на гайках малых размеров, когда для цифровых знаков просто нет места. При этом способе маркировка наносится:
- углубленными знаками на торцевой поверхности — точка на 12 часов и риски по окружности боковой поверхности
- выпуклыми или углубленными знаками на фасках — точка на 12 часов и риски по окружности наклонной поверхности фасок
Соответствие маркировки с классом прочности гайки приведено на схеме:
Точка на 12 часов может быть заменена товарным знаком производителя. В гайках класса прочности 12 точка обязательно должна быть заменена на товарный знак производителя, чтобы избежать визуального слияния с риской на 12 часов.
Прочность шайб
В отличие от болтов и гаек, которые имеют классы прочности обозначаемые количественно цифрами, исходя из показателей прочности на разрыв и пластичности, шайбы несут нагрузки на сжатие, кручение, срез и, в основном, призваны распределить нагрузку в болтовом соединении на большую площать. В таком случае для шайб определяющим параметром является поверхностная твёрдость, и ко всем видам шайб предъявляются требования по твердости. Если речь идёт о классе прочности шайб, то подразумевается именно твердость шайб.
По аналогии с болтами, винтами и гайками многие называют твердость у шайб их классом прочности.
Класс прочности (твердость) шайб может измеряться и обозначаться в различных единицах — в зависимости от метода измерения твёрдости: методы измерения бывают по Виккерсу, по Роквеллу и по Бринеллю. Размеры, наличие защитного покрытия и в обязательном порядке твердость определяют сферу применения шайб в различных условиях работы.
Наиболее распространён метод Виккерса — шайбы могут иметь твёрдость по Виккерсу от 100 единиц до 400, и обозначаются HV100, HV200, HV300 и т.д. По Роквеллу твёрдость обозначается HRC, по Бринеллю НВ.
Испытание на прочность кирпичей при сжатии, абсорбцию, выцветание и размер.
Различные свойства кирпичей, подробно описанные в предыдущей статье, проверяются и оцениваются на практике.
Эти испытания (прочность кирпичей на сжатие, абсорбция, выцветание и размер) подробно описаны в соответствующих нормах, подготовленных и опубликованных Бюро индийских стандартов.
В этой статье мы даем лишь краткое описание наиболее важных моментов этих тестов.
(1) Испытание кирпичей на прочность при сжатии. (ISS: 1077-1970)
(i) Возьмите пять случайных образцов кирпичей и погрузите их в воду на 24 часа при комнатной температуре.
(ii) Через 24 часа выньте их, дайте стечь и затем очистите излишки воды. ‘
(iii) Теперь заполните их крестовины (и любые другие пустоты) слоем стандартного раствора 1: 1 (1 часть цемента и 1 часть песка).
Храните эти кирпичи во влажных мешках в течение 24 часов (чтобы раствор затвердел).
(iv) Поместите кирпичи в воду на семь дней. (Это необходимо для того, чтобы раствор затвердел).
(v) Выньте кирпичи из воды, дайте воде стечь и удалите излишки воды. Когда поверхность высохнет, каждый кирпич тестируется на прочность на сжатие отдельно.
(vi) Поместите кирпич плоско, концом лягушки вверх, между двумя листами фанеры.
(vii) Кирпич, отрегулированный таким образом между фанерными листами, помещается на станину испытательной машины для испытания кирпича на сжатие, и нагрузка прикладывается в осевом направлении с постоянной скоростью 140 кг / см. 2 / мин.(Это очень важно).
(viii) Обратите внимание на нагрузку, при которой кирпич выходит из строя (ломается). Эта нагрузка (P), разделенная на площадь поперечного сечения (A) кирпича, дает прочность на сжатие (Co).
Co = P / A
(ix) Среднее арифметическое значений прочности на сжатие кирпичей всех пяти кирпичей должно приниматься как прочность на сжатие той партии кирпичей, которые представлены испытательными образцами (а не для всех кирпичей печи). .
(x) Кирпич должен классифицироваться соответственно на основе (Со), полученного, как указано выше.
Прочность кирпича на сжатие.
(i) Прочность на сжатие первого класса кирпича составляет 105 кг / см 2 .
(ii) Прочность на сжатие кирпича 2-го класса составляет 70 кг / см 2 .
(iii) Прочность на сжатие обычного строительного кирпича составляет 35 кг / см. 2 .
(iv) Прочность на сжатие высушенного на солнце кирпича составляет от 15 до 25 кг / см 2 .
Подробнее: Соотношение цемента воды — определение, расчет, полное руководство.
(2) ИСПЫТАНИЕ НА ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ (ISS 1077-1970)
(i) Возьмите пять целых кирпичей наугад.
(ii) Высушите эти образцы до постоянного веса, поместив их в вентилируемую печь при температуре 110 ° C + — 5 ° C. Это может занять 48 часов или больше.
(iii) После охлаждения образцы взвешивают по отдельности.
(iv) Сухие взвешенные образцы затем погружают в воду при комнатной температуре на 24 часа.
(v) Через 24 часа образцы отбирают. Каждый образец вытирают насухо и индивидуально взвешивают в течение трех минут после извлечения из воды.
(vi) Величина поглощения рассчитывается по простому соотношению.
Поглощение% = w2-w1 / w1 x 100
, где W1 — сухой вес, а W2 — вес после погружения на 24 часа.
(vii) Среднее значение пяти значений для пяти образцов следует принять за водопоглощение кирпича.
(viii) Это должно быть в установленных пределах для классификации кирпичей.
(3) Тест на выцветание (ISS 1077-1970)
(i) Возьмите наугад пять кирпичей.
(ii) Поместите каждый кирпич вертикально в отдельную неглубокую посуду с плоским дном, наполненную дистиллированной водой.
Обратите внимание, что глубина погружения кирпича в каждом случае должна быть не менее 2,5 см.
(iii) Храните вышеуказанную посуду (содержащую воду и кирпичи) в теплом (от 18 ° C до 30 ° C) помещении с достаточной вентиляцией.
(Вода из посуды будет потеряна из-за поглощения кирпичами и последующего испарения).
(iv) Добавьте свежее количество дистиллированной воды, когда кирпичи кажутся высохшими.
(v) По окончании второй сушки каждый кирпич проверяется на высолы; это появление любого белого пятна соли на поверхности кирпича.
Подробнее: подробное руководство по классификации агрегатов.
О высолах сообщают только качественными словами:
Серьезно. Солевые отложения круглые, довольно тяжелые и увеличиваются при многократном увлажнении и сушке. Выражается пудра соли.
Тяжелый. Солевые отложения покрывают более 50 процентов поверхности. Склонность к пудре отсутствует.
Умеренный. Солевые отложения покрывают 10-50 процентов поверхности. Соль образует тонкие слои без какой-либо тенденции к отслаиванию в виде хлопьев или превращению в порошок.
Незначительное. Соль покрывает площадь поверхности менее 10 процентов и образует только очень тонкий липкий слой.
Нет. Нет отложений соли даже после многократного смачивания.
Требуется, чтобы высол не превышал установленную степень для различных классов кирпича.
Например, для кирпичей Heavy Duty оно должно быть равно нулю, а для кирпичей первого класса оно должно быть незначительным.
(4) Испытание на допуск размеров (ISS 1077-1970).
Цель. Испытание проводится для проверки того, имеют кирпичи требуемых размеров или нет. Он оформляется следующим образом:
(i) Возьмите двадцать кирпичей наугад.
(ii) Удалите все незакрепленные частицы глины, выступающие пузыри и т. Д.из кирпича.
(iii) Разложите кирпичи на гладкой ровной поверхности прямым рядом таким образом, чтобы смежные поверхности соприкасались друг с другом.
Расположение будет выполнено в соответствии с проверяемым размером кирпича.
Таким образом, по длине кирпичи будут укладываться вдоль.
Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше.
По ширине кирпич кладут по ширине граней.
По высоте кладут кирпичи сбоку.
(iv) Затем в каждом случае измеряется общая длина рядов кирпича. Они должны находиться в установленных пределах для различных классов кирпича.
Таким образом, для кирпичей стандартного размера (19 x 9 x 9 см) устанавливаются следующие ограничения.
Не забудьте поделиться этой статьей.
Спасибо!
Подробнее: Производство кирпича | Метод, процесс, типы.
Крепость цемента | VVM
Развитие прочности цемента определяется не только составом , но и тонкостью помола , разделенной на на классы (32,5 — 42,5 — 52,5) .
Эта классификация проводится на основании испытания под давлением через 28 дней. Внутри каждого класса силы характеристики с самого начала определяют различие между «нормальной» (N) и «быстрой» (R) версией.
Призмы из раствора основаны на стандартном соотношении цемента, воды и песка.
Показатель прочности цемента имеет лишь ограниченное влияние на прочность бетона или растворов, которые необходимо достичь. Это связано с тем, что может быть создан тип бетона с, среди прочего, более низким водоцементным фактором (соотношением цемента по сравнению с водой), чем тот тип раствора, который используется для классификации цемента по прочности. Состав заполнителя также влияет на конечную прочность бетона.По этой причине класс прочности цемента не может быть отнесен к максимальному классу прочности для бетона или раствора.
Class 32,5 показан для применений, в которых не требуется высокая начальная прочность, при средних температурах окружающей среды (10–15 ° C) и в конструкциях стандартной толщины (<50 см).
Цементы с классом прочности 42,5 в основном используются в том случае, если требуемая прочность бетона на сжатие через 28 дней должна превышать 30 Н / мм² (т.е.е. выше класса C25 / 30 по NBN B 15-001). Эти цементы также подходят для использования при более низких температурах.
Класс 52,5 используется для применений, где требуется даже более высокая начальная прочность, чем класс 42,5. Например. для быстрой разборки сборных элементов.
Прогноз прочности на сжатие цементного раствора класса G нефтяного месторождения с использованием факторного расчета
Было проведено несколько экспериментов с выбранными системами цементного раствора с целью оценки прочности на сжатие цемента класса G для нефтяных скважин с использованием факторного расчета.Эксперимент проводился на основе спецификации Американского института нефти (API) (American Petroleum Institute 1997).
Экспериментальный план
Количество экспериментальных прогонов, выполненных для разработки модели, является полным факторным планом, который регулируется уравнением. (1):
, где L обозначает коэффициенты, которых в данном случае четыре, k — количество уровней, то есть два, а N — общее количество экспериментальных прогонов, равное 16. X 1 — наполнитель, X 2 — ускоритель, X 3 — пеногаситель и X 4 — диспергатор. План эксперимента приведен в таблице 1.
Таблица 1 Полный факторный план для четырех переменных на двух уровняхПеременная отклика
Переменной отклика для этого эксперимента является прочность на сжатие. Шестнадцать (16) экспериментальных прогонов были выполнены в соответствии с полным факторным планом четырех (4) факторов с использованием Таблицы 1 в качестве руководства для различных составов суспензионных приготовлений и комбинации факторов.Мы используем «-» для обозначения низкого уровня и «+» для высокого уровня. Количество каждой из переменных ниже и выше представлено в таблице 2. Переменной отклика для эксперимента является прочность на сжатие.
Таблица 2 Настройки уровня фактораПодготовка цементного раствора, время отверждения и измерение прочности на сжатие
Для приготовления цементного раствора, используемого для этого исследования, 297 г цемента для нефтяных скважин класса G было добавлено к 447 мл пресной воды и смешивали с помощью Waring Blender, установленного на высокой скорости в течение 35 с.В этом исследовании были определены четыре добавки: наполнитель, ускоритель, пеногаситель и диспергатор. Добавки, которые также служат переменными, добавляются к смешанному цементному раствору с использованием таблицы 1, которая дает различные комбинации различных конструкций цементного раствора с разной прочностью на сжатие. Смесь цементного раствора на основе цементного раствора и добавок смешивали с помощью смесителя постоянной скорости «Модель 30-60» от Chandler Engineering Company при 12000 об / мин ± 500 до достижения предварительно рассчитанной плотности раствора 11.5 стр.
Цементный раствор, образованный в результате 16 различных экспериментов, был залит в камеру выдержки при атмосферном давлении и температуре. В камере отверждения цементному раствору придавали различные формы. Цементный раствор формуют в кубические формы диаметром 5,08 см; После этого формованные образцы подвергались отверждению в течение 24 ч.
Через 24 часа прочность на сжатие 16 составов была измерена с помощью ультразвукового анализатора цемента (UCA).Ультразвуковой анализатор цемента (UCA) обеспечивает непрерывный неразрушающий метод определения прочности на сжатие как функции времени посредством измерения изменения скорости акустического сигнала в соответствии с API 8A ( Американский институт нефти (API) 1997 ) . UCA измеряет время задержки ультразвукового волнового импульса, прошедшего через формованный кубический образец цемента, с использованием заданных уравнений, в которых скорость преобразуется в прочность на одноосное сжатие, и значения всех значений прочности на сжатие записываются.Переменной, зависящей от отклика, является прочность на сжатие, которая определяется для всех 16 образцов. Каждый экспериментальный запуск проводился дважды, и результат переменной отклика был записан в таблице 3.
Таблица 3 Экспериментальные результатыРазработка модели
Выполнение полного набора всех возможных комбинаций факторов означает, что мы можем оценить все основные факторы и взаимодействия. эффекты. В этом эксперименте есть четыре основных эффекта, шесть двухфакторных взаимодействий, три трехфакторных взаимодействия и одно четырехфакторное взаимодействие, все из которых проявляются в полной модели следующим образом:
Y = β0 + β1X1 + β2X2 + β3X3 + β4X4 + β12X1X2 + β13X1X3 + β14X1X4 − β23X2X3 + β24X2X4 + β34X3X4 − β123X1X2X3 − β124X1X2X4 − β134X1X3X4 + β234X2X3X4 − β12343000 9X2X2 (2)
Алгоритм Йейтса используется для расчета основного и интерактивного эффекта.Эти значения записаны в таблице 4. Эти значения заменены на соответствующее значение в уравнении. (3) и полностью выражается в уравнении 4, которое выглядит следующим образом:
Таблица 4 Уровень переменных, используемых для прогнозаR = 584,453125 + 36,171875X1 + 1,32815X2 + 26,859375X3 + 16,984375X4 + 6,859375X1X2 + 40,015625X1X3 + 33,75 X1X4−3.765625X2X3 + 13.734375X2X4 + 13.140625X3X4−16.796875X1X2X3−25.671875X1X2X4−1.140625X1X3X4 + 37.3
X2X3X4−13.078124X1X2322X4 (3)
Прочность на сжатие и растяжение цемента класса H в условиях хранения под высоким давлением и температурой — заявки
Ваш браузер не рекомендуется для EDX, мы рекомендуем использовать последнюю версию Google Chrome.
Цитата (Нажмите, чтобы скопировать) Verba, C .; Рид, М .; Ideker, J .; O’Connor, W. Прочность на сжатие и растяжение цемента класса H в условиях хранения под высоким давлением и температурой; NRAP-TRS-III-004-2017; Серия технических отчетов NRAP; U.S. Министерство энергетики, Национальная лаборатория энергетических технологий: Олбани, штат Орегон, 2017; стр. 32. DOI: 10.18141 / 1433146.Ключевые слова
OSTI Info
Поле | Значение |
---|---|
Спонсорская организация | USDOE Управление ископаемой энергии (FE) |
Контактная организация | Национальная лаборатория энергетических технологий |
Номер контракта DOE | 1022407 |
Номер DOI | 10.18141/1433146 |
Дополнительная информация
Поле | Значение |
---|---|
Последнее обновление | 16 апреля 2018, 13:53 (EST) |
Создано | 16 апреля 2018, 13:53 (EST) |
Цитирование | Верба, К.; Рид, М .; Ideker, J .; O’Connor, W. Прочность на сжатие и растяжение цемента класса H в условиях хранения под высоким давлением и температурой; NRAP-TRS-III-004-2017; Серия технических отчетов NRAP; Министерство энергетики США, Национальная лаборатория энергетических технологий: Олбани, штат Орегон, 2017; стр. 32. DOI: 10.18141 / 1433146. |
Чистый продукт | да |
Ости | да |
Poc Электронная почта | Грант[email protected] |
Контактное лицо | Грант Бромхал |
Программа или проект | NRAP |
ANN прогноз прочности цементного раствора на сжатие, влияние класса прочности цемента
Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11Списки содержания доступны на сайте ScienceDirect
Домашняя страница журнала «Строительные и строительные материалы»: www.elsevier.com/locate/conbuildmat
Прогноз ANN прочности цементного раствора на сжатие, влияние класса прочности цемента Хамид Эскандари-Наддаф ⇑, Рамин Каземи Департамент гражданского строительства, Университет Хакима Сабзевари, Сабзевар, Иран
выделено
графическое резюме
Влияние класса прочности цемента на
80 70 60 50 40 30 20 10 0
Fc Experimental (МПа)
2,5
информация
История статьи: Поступила 30 июля 2016 Принята к печати 27 января 2017 года
Ключевые слова: Цементный раствор Класс прочности цемента Искусственные нейронные сети Прогноз прочности на сжатие
С учетом класса прочности цемента
Fc 14
2.75 S / C
3
Пренебрежение классом прочности цемента
Обучение R2 = 0,9431
70 60 50 40 30 20 10 0
Fc (МПа)
Экспериментальное прогнозирование
30
60
90 180210240270 Номер строки
Обучение R2 = 0,738
70 60 50 40 30 20 10 0
Экспериментальный прогноз
0
30
60
150 180210 240 270 Номер строки
аннотация An Представлено исследование искусственной нейронной сети (ИНС) для прогнозирования прочности на сжатие (Fc) строительных смесей, содержащих различные классы прочности цемента CME 32.5, 42,5 и 52,5 МПа. Для этой цели 54 смеси с учетом шести соотношений вода / цемент (W / C) (0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 и 0,5) и трех соотношений песок / цемент (S / C) (2,5, 2,75 и 3). Наряду с указанными выше тремя типами классов прочности цемента были построены и получены результаты для 810 образцов. Для получения оптимального состояния было проведено сравнительное исследование двух условий: с учетом и без учета класса прочности цемента в качестве входного параметра в разработанных моделях ANN-I и ANN-II.Сравнение предложенной идеализированной модели ИНС с двумя другими существующими моделями указывает на хорошую точность и точность разработанной модели ИНС в прогнозировании прочности раствора на сжатие и недостаток этих существующих моделей в ситуациях, когда класс прочности цемента присутствует в качестве входного параметра. . Ó 2017 Elsevier Ltd. Все права защищены.
1. Введение В соответствии с британским стандартом [1], Sika Concrete Handbook [2] и индийским стандартом для простого и железобетона, код
⇑ Автор, ответственный за переписку.Адрес электронной почты: [электронная почта защищена] (Х. Эскандари-Наддаф). http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.132 0950-0618 / Ó 2017 Elsevier Ltd. Все права защищены.
Fc 21 Fc 3
Прочность на сжатие
0
a r t i c l e
Fc 28 Fc 7
Отношение соотношений Fc и S / C для W / C = 0,3 с классом прочности цемента 52,5 (МПа).
Fc (МПа)
исследуется прочность цементного раствора на сжатие. Модель ANN точно предсказала прочность цементного раствора на сжатие.Результаты между моделью ИНС и результатами экспериментов показывают хорошее согласие. Характеристики модели ИНС улучшаются с учетом класса прочности цемента.
[3], прочность на сжатие цемента является одним из основных факторов, влияющих на прочность на сжатие раствора и бетона, который необходимо учитывать в процессе производства цемента. В последнее время классы прочности цемента 32,5, 42,5 и 52,5 МПа применялись в различных типах конструкций с одинаковыми условиями строительства, выдержки, испытаний и т. Д. И приводили к различным значениям прочности на сжатие.Кроме того, такие параметры, как соотношение вода / цемент (W / C) [4,5], песок / цемент
2
Х. Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11
Отношение(S / C) [6], возраст [7,8] и форма [9,10] образцов вызывают различные эффекты [11]. Применение аналитических моделей для представления влияния каждого из этих параметров на прочность на сжатие очень сложно, но таких инструментов прогнозирования может быть достаточно для решения этих задач. В связи с этим несколько исследователей предсказали прочность на сжатие цементных материалов с использованием метода экстраполяции, измерения удельного электрического сопротивления, методов регрессионного анализа, генетического алгоритма, нечеткой логики, скорости ультразвуковых импульсов и подходов искусственной нейронной сети (ИНС) [12–25].Однако среди всех упомянутых подходов ИНС является более популярным и эффективным способом из-за ее способности классифицировать данные и изучать входные и выходные отношения для любой сложной задачи [26,27]. В последние годы было опубликовано несколько работ, в которых ИНС использовалась для оценки прочности на сжатие многих проблем, связанных с бетоном, таких как проблемы, связанные с высокими эксплуатационными характеристиками [28–31], высокой прочностью [32], ограничениями из стеклопластика [33,34] , самоуплотняющиеся [35–37], самонапряженные [38] и легкие [39–41] бетоны, сульфатостойкость в бетоне [42–44], бетон, подвергающийся воздействию высоких температур [45] и нанесение добавок в бетон [46–48 ].Кроме того, были предприняты попытки применения нейронных сетей в цементных растворах. Онал и Озтюрк [49] изучали взаимосвязь между микроструктурными свойствами цементных растворов, изучая обработку цифровых изображений для прогнозирования прочности на сжатие с использованием анализа ИНС. Формирование микроструктурной фазы на механических свойствах цементных растворов было получено в различные периоды времени (1, 2, 7, 28 и 90 дней), и результаты были предсказаны с помощью предложенной модели. Результаты показали, что хорошее соответствие между микроструктурными свойствами цементного раствора и прочностью на сжатие установлено при использовании ИНС в качестве инструмента нелинейного статистического моделирования данных.Более того, Сарыдемир [50] предсказал прочность на сжатие строительных смесей, содержащих метакаолин, в возрасте 3, 7, 28, 60 и 90 дней с помощью ИНС, а данные для обучения и тестирования были взяты из имеющихся экспериментальных результатов для 179 образцов, изготовленных с использованием 46 различных пропорций смеси. Результаты показали, что модель ИНС является практическим методом для такого рода прогнозов. Хотя эти предыдущие исследования, как правило, имели успешный опыт прогнозирования с помощью своих интеллектуальных моделей ИНС, в некоторых исследованиях были очень большие ошибки в некоторых прогнозах, когда они предсказывали влияние типа цемента на требуемые результаты.Ни и Ван [51] в своих исследованиях по прогнозированию Fc бетона рассмотрели класс цемента по общей прочности и пришли к выводу, что смесь с более высоким классом цемента приводит к большей прочности бетона. Кроме того, Дуан и Коу [52] применили ИНС для прогнозирования Fc рециклированного заполнителя бетона, когда некоторые из их сетей не подходили хорошо, и они пришли к выводу, что эти большие ошибки могут быть связаны с тем, что тип цемента не рассматривается в качестве входного параметра. В другом исследовании, прогнозирование прочности цементного раствора на сжатие было сделано Akkurt, Ozdemir [53], в котором анализ чувствительности был реализован для различных физических и химических свойств цемента в качестве входных параметров модели ИНС.Их результаты показали, что изменение уровней содержания некоторых материалов, таких как SO3, C2S и C3A, вызывает такие важные влияния на конечную прочность бетона на сжатие, что еще раз подчеркивает значительную роль класса прочности цемента в достижении желаемых последствий из-за существующих различных количеств этих материалов. параметры в различных типах цемента. Однако ни в одном из этих описанных исследований класс прочности цемента не рассматривался как независимый входной параметр при моделировании и прогнозах ИНС.Таким образом, целью данной статьи является исследование и оценка влияния класса прочности цемента на свойства цементного раствора. Экспериментальная работа была спланирована таким образом, что было построено 54 дизайна смеси, по 15 образцов в каждой смеси. Всего было испытано 810 образцов с применением трех типов цемента с классом прочности 32,5, 42,5 и 52,5 МПа и с различными параметрами смеси, и были получены результаты по прочности на сжатие для 3, 7, 14, 21 и
28-дневного возраста. Аналогичным образом были разработаны две модели ИНС с учетом и без учета класса прочности цемента в качестве входного параметра, и был проведен анализ с обучением и ошибкой, чтобы получить наиболее подходящую модель.После этого прогнозируемые результаты сравнивали с экспериментальными результатами этого исследования и двух других исследований, чтобы подтвердить установленную модель. 2. План эксперимента 2.1. Материалы Было предложено три типа цемента (CEM 32,5, 42,5 и 52,5 МПа), физические и химические свойства которых перечислены в таблице 1. Песок пропускали через сито 4,75 мм с удельным весом 2,6 и модулем дисперсности 2,48. также использовалась в смесях, а добавка с высоким содержанием воды (HRWR) была основана на поликарбоксильной технологии (Structuro 100).HRWR отличается от обычных суперпластификаторов. HRWR основан на уникальном полимере простого карбонового эфира. Кроме того, HRWR — это высокоэффективный суперпластификатор, предназначенный для применений, где требуется повышенная прочность на сжатие на начальном и конечном этапе. 2.2. Состав смеси, подготовка проб и испытания. Используемый раствор состоит из 1 части цемента и различных значений 2,5, 2,75 и 3 частей песка в пропорции по массе. Портландцементы с тремя типами классов прочности цемента 32,5, 42,5 и 52,5 МПа смешиваются при указанном соотношении W / C, равном 0.25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 и 0,5. Подробная информация о всех 54 пропорциях смеси приведена в таблице 2. Содержание HRWR для различных смесей достаточно для получения расхода 110 ± 5 на 25 капель таблицы расхода. Тестовые кубики диаметром 50 мм уплотняются утрамбовкой в два слоя для каждой смеси. Кубики выдерживают один день в формах, снимают и погружают в воду до испытания в соответствии с ASTM C109 [54]. Для каждого дизайна смеси имеется 15 образцов, по 3 образца в каждом возрасте 3, 7, 14, 21 и 28 дней, что соответствует 810 протестированным образцам и получению результатов Fc.На рис. 1 показаны конструкции и процедуры испытаний многих образцов. 3. Экспериментальные результаты Соотношение Fc и отношения S / C для разных возрастов образцов (3, 7, 14, 21 и 28 дней) с учетом различных соотношений W / C (0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 и 0,5). изображены на рис. 2, поэтому части (a – c) фигур относятся соответственно к 32,5, 42,5 и 52,5 МПа как классы прочности цемента на сжатие. На рис. 2 показано соотношение соотношений Fc и S / C для W / C = 0,25 с классами прочности цемента 32,5 (a), 42.5 (б) и 52,5 (в) МПа. Соотношение S / C первоначально изменилось с 2,5 до 2,75 и увеличило Fc раствора для класса прочности цемента 32,5 МПа, но уменьшило Fc раствора как для классов 42,5, так и 52,5 МПа. После того, как S / C увеличилось выше 2,75, эти тенденции для классов 32,5 и 52,5 МПа изменились в обратную сторону, что показывает, что отношение S / C 2,75 может быть критическим значением, но класс 42,5 МПа остается прежним с отрицательной крутизной. Действительно, максимальное количество Fc наблюдалось в 28-дневном возрасте особей и при соотношении S / C, равном 2.5 для классов 42,5 и 52,5 МПа и соотношение 2,75 для класса цемента 32,5 МПа со значениями Fc 30, 42 и 50 МПа для классов прочности цемента 32,5, 42,5 и 52,5 МПа. Соответственно, постоянное соотношение S / C было бы эффективным параметром предельной прочности раствора, потому что эти классы прочности цемента настолько заметны. Более того, эти тенденции примерно одинаково прослеживаются для целых возрастов особей. На рис. 3 кривые построены для W / C, равного 0,3, что обычно показывает тенденции, аналогичные предыдущим.Однако это кривые
3
Х. Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительные и строительные материалы 138 (2017) 1–11 Таблица 1 Свойства портландцемента. Класс прочности цемента
Химический анализ (%) SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
Na2O
K2O
00030003
C Плотность CF. (т / м3)
Остаток на сите на 90 мм (%)
Тест Блейна (см2 / г)
C 325 C 425 C 525
20.4 20,2 21
4,56 4,6 4,7
3,4 3,5 3,52
64,12 64 64,18
1,93 1,94 1,93
2,3 2,4 2,53
0,32 0,35 0,32
0,7 0,7 0,65
2,2 2,7 1,2
1,3
2,2 2,7 1,2
1,3 6,33 6,27 6,5
63,94 64,27 57,85
3,13 3,13 3,15
0,9 0,8 0,1
3000 3050 3600
Физический анализ
Таблица 2 Пропорции смеси различных образцов цементного раствора. №
CSC (МПа)
C (кг)
S / C
W / C
HRWR (мл)
No.
CSC (МПа)
C (кг)
S / C
W / C
HRWR (мл)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5
2,85 2,85 2,85 2,67 2,67 2,67 2,5 2,5 2,85 2,85 2,85 2,67 2,67 2,67 2,5 2,5 2,5 2,85 2,85 2,85 2,67 2,67 2,67 2,5 2,5 2,5
2,5 2,5 2,5 2,75 2.75 2,75 3 3 3 2,5 2,5 2,5 2,75 2,75 2,75 3 3 3 2,5 2,5 2,5 2,75 2,75 2,75 3 3 3
0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
90 40 40 90 95 90 95 85 50 40 30 30 45 35 40 90 35 35 17 17 12 22 17 17 22 17 30
28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42.5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5 32,5 42,5 52,5
2,85 2,85 2,85 2,67 2,67 2,67 2,5 2,5 2,5 2,85 2,85 2,67 2,67 2,5 2,5 2,5 2,85 2,85 2,85 2,67 2,67 2,67 2,5 2,5 2,5
2,5 2,5 2,5 2,75 2,75 2,75 3 3 3 2,5 2,5 2,5 2,75 2,75 2,75 3 3 3 2,5 2,5 2,5 2,75 2,75 2,75 3 3 3
0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
7 5 5 10 7 5 15 10 12 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Класс прочности цемента = CSC, Цемент = C, Песок = S, Вода = W, Вода высокого давления редуктор = HRWR.
Рис. 1. Построение и процесс испытаний образцов.
показывают аналогичную тенденцию только в части (c), которая относится к классу прочности цемента 52,5 МПа. Кроме того, наклон контуров соответствует соотношению S / C 2,75 и отрицателен на всех кривых. В связи с этим, цемент класса 52,5 МПа в смесях, который включает соотношение S / C, равное 3, должен быть лучше, чтобы поддерживать соотношение W / C до 0,25 и иметь оптимальную общую Fc. Кроме того, среди всех величин соотношений W / C
максимальные значения Fc были достигнуты при отношении 0.3 как 42, 54 и 65 МПа для классов цемента 32,5, 42,5 и 52,5 МПа, что показывает, что это наиболее подходящие значения для получения оптимальной конструкции по прочности на сжатие. Таким же образом на рис. 4 представлены предыдущие отношения, но с более низкими максимальными количествами Fc для каждых трех классов прочности цемента. Кроме того, в этом отношении W / C наклон контуров после изменения S / C, равного 2,75, будет положительным. Это создает крайние точки для кривых, относящихся к части (b), а именно к классу прочности цемента 42.5 МПа, прибавка. Это увеличение продолжалось на рис. 5, достигая максимального значения 56 МПа, а затем постепенно уменьшалось на рис. 6 и 7. После этих подробных объяснений сравнение всех экспериментальных результатов показывает, что каждый класс прочности цемента может быть применим в различных конкретных условиях в зависимости от различных заданных целей и требований. В целом, оптимальное количество Fc достигается путем создания смесей с отношением W / C, равным 0,3, с использованием класса прочности цемента 52.5 МПа. Другими словами, важно помнить, что класс прочности цемента может играть очень важную роль во всех проблемах проектирования бетона, и ему следует уделять больше внимания, особенно в таких сложных ситуациях. 4. Искусственные нейронные сети ИНС — это инструменты нелинейного статистического моделирования данных для отношений между входными и выходными данными, которые могут быть адаптивной системой, изменяющей свою структуру на основе информации, которая проходит через
4
H. Eskandari-Naddaf, R .Kazemi / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11
40
Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
(a)
Fc 3
Fc Experimental (МПа)
Fc Experimental (МПа)
(a)
30 20 10
2,5
Fc 14
Fc 7
Fc 3
30 20 10 2,5
(b)
50 Fc 28
Fc 14
Fc 7
Fc 3
40 30 20 10
2.5
60
2,75 S / C Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
50 40 30 20 10 0 2,5
2,75 S / C
3
Рис. Отношения Fc и S / C для W / C = 0,25 с классами прочности цемента 32,5 (a), 42,5 (b) и 52,5 (c) МПа.
сеть на этапе обучения. В сетях прямого распространения нейроны расположены слоями. Все нейроны в разных слоях связаны друг с другом; однако между нейронами одного слоя нет никаких связей.Первый уровень, известный как входной, включает в себя входные параметры ИНС и такое же количество нейронов, что и входные, а последний слой называется выходным слоем, который содержит результаты ИНС с тем же количеством нейронов, что и проблема. выходы. Другие слои, находящиеся между этими двумя, называются скрытыми слоями. Количество скрытых слоев и количество нейронов в каждом скрытом слое может быть не определено заранее из-за зависимости от исследуемой проблемы [55–57].ИНС элемента имеет цикл от вывода скрытого слоя до входного слоя. В этом исследовании рассматривается многослойный тип нейронных сетей с прямой связью, показанный на рисунке 8. 4.1. Предварительная обработка данных и подготовка ИНС В настоящем исследовании используется многослойная нейронная сеть с прямой связью. Нелинейная функция используется в скрытом слое, а нейронные выходы — на выходном слое. Архитектура нейронной сети, разработанная в этом исследовании, была создана как для условий, так и без учета класса прочности цемента как ANN-I и ANN-II соответственно.В связи с этим модель ANN-I состоит на 1 входной узел больше, чем модель ANN-II. Один нейрон в
3
60 Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
Fc 3
50 40 30 20 10 2,5
(c)
Fc 3
2,75 S
0
3
Fc экспериментальный (МПа)
Fc экспериментальный (МПа)
Fc 21
40
3
Fc экспериментальный (МПа)
экспериментальный
Fc 9.75 S / C
0
(c)
Fc 28
50
0
0
(b)
60
80 70 60 50 40 30 20 10 0
2.75 S / C Fc 28
2,5
Fc 21
Fc 14
2,75 S / C
3
Fc 7
Fc 3
3
Рис. C = 0,3 при классах прочности цемента 32,5 (а), 42,5 (б) и 52,5 (в) МПа.
выходной слой и скрытый слой, состоящий из четырех нейронов, используются в архитектуре многослойной нейронной сети прямого распространения.Качество результата ИНС зависит от точности данных. Следовательно, в композитных материалах, таких как строительный раствор, более подходящей работой для уточнения прогноза может быть выражение различных эффективных переменных в таких соотношениях, как W / C, S / C и мелкий заполнитель / порошок, с учетом индивидуальных параметров, таких как количество воды. , цемент, песок и другие. Для входных функций сети приняты как гиперболический тангенс (tanh), так и логистические передаточные функции, но для вывода была применена только функция tanh со скоростью обучения 0.01 и номер итерации 2000. Эти функции являются нелинейными, и становится важным нормализовать исходные данные перед обучением сети. Выходы из диапазона функции tanh находятся в диапазоне от 1 до 1, как показано на рис. 9 [58]. Кроме того, линейное преобразование, а именно. Уравнение (1) рассматривается как входной и выходной векторы следующим образом:
Xi ¼
1: 6ðXio Xmin Þ 0: 8 Xmax Xmin
And
Yi ¼
1: 6ðYio Ymin Þ 0: 8 Ymax Ymin
ð1Þ
5
H.Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11
(a)
50
Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
Fc 3
50
Fc экспериментальный (МПа)
Fc экспериментальный (МПа)
(a)
40 30 20 10
2,5
Fc 7
Fc 3
20 10
2,5
(b) 60
Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
Fc 3
50 40 30 20 10 2.5
70
2,75 S / C
Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
50 40 30 20 10 0 2,5
2,75 S / C
3
Рис. Связь соотношений Fc и S / C для W / C = 0,35 с классами прочности цемента 32,5 (a), 42,5 (b) и 52,5 (c) МПа.
Xio и Xi — это i-е компоненты входного вектора до и после нормализации, соответственно, а Yio и Yi — i-е компоненты выходного вектора до и после преобразования, соответственно.Xmax, Xmin, Ymax и Ymin — это максимальное и минимальное значения всех компонентов входного и выходного векторов до нормализации, соответственно [58]. 70% входных значений считаются обучающими, 15% — проверочными, а оставшиеся 15% — данными тестирования, которые используются в модели ИНС в упорядоченном формате из пяти входных параметров, а именно. возраст образца, отношения W / C и S / C, тип класса прочности цемента и HRWR. Учитывая эти пять входных узлов, целевым узлом была прочность образцов на сжатие.Сетевая архитектура, использованная в этом исследовании, получила название ИНС 5-n-1, где первый символ — это количество входных узлов, n — количество скрытых узлов, а третий символ — количество выходов. Входные данные с диапазоном скрытых узлов от 4 до 20 были протестированы указанными функциями преобразования, результаты которых, относящиеся к значениям регрессии, показаны на рис. 10 и 11. Коэффициенты корреляции, значения которых близки к единице, показали более точную оценку и лучшую производительность по сравнению с коэффициентами с большей разницей.С другой стороны, если бы коэффициенты данных обучения, проверки и тестирования в каждой сети были ближе друг к другу, сеть будет содержать меньше ошибок и может быть более надежной. Другое исследование сетей для выбора наилучшего количества узлов скрытого слоя было проведено с использованием
Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
Fc 3
60 50 40 30 20 10 2,5
(c)
Fc 3
3
0
3
60
2.75 S / C
70
Fc экспериментальный (МПа)
Fc экспериментальный (МПа)
Fc 14
30
3
экспериментальный Fc (МПа)
Fc экспериментальный (
)
Fc экспериментальный (
)
C
0
(c)
Fc 21
0
0
(b)
Fc 28
40
80 70 60 50 40 30 20 10 0
2.75 S / C
Fc 28
2,5
Fc 21
Fc 14
2.75 S / C
3
Fc 7
Fc 3
3
Рис. 5. Отношение соотношений Fc и S / C для W / C = 0,4 с классами прочности цемента 32,5 (a), 42,5 ( б) и 52,5 (в) МПа.
В сетях появилосьмаксимальных абсолютных ошибок (рис. 12). Можно заметить, что почти все сети были хорошо обучены обеим функциям. Учитывая все эти важные вопросы, наиболее подходящей сетью будет выбор ANN 5-16-1 и ANN 511-1 из функций tanh и логистики соответственно.Чтобы сделать его единым, лучшая модель может быть выбрана как ИНС 5-11-1 из-за низкой максимальной квадратичной ошибки и хорошей корреляции между данными. Аналогичным образом, среднеквадратичная ошибка (MSE) между экспериментальным и прогнозируемым количествами Fc в качестве целевого и выходного параметров, соответственно, была получена в соответствии с уравнением. (2), а результаты изображены на рис. 13, где наблюдения подтверждают выбор сети ИНС 5-11-1 в качестве идеализированной модели.
MSE ¼
N 1X ðt i pi Þ2 N i¼1
ð2Þ
где N — общее количество данных, ti — экспериментальное значение, а pi — прогнозируемое значение прочности на сжатие.Предлагаемая модель ИНС-I проиллюстрирована на рис. 14. В этом отношении сеть ИНС 4-11-1 может рассматриваться как модель ИНС-II, в которой класс прочности цемента исключен из сети, чтобы выполнить анализ чувствительности на этом параметр.
6
Х. Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11
(a)
40
Fc 28
Fc 21
Fc 14
Fc 7
Fc 3
Fc экспериментальный (МПа)
Fc экспериментальный (МПа)
(a)
30 20 10
40
70
2.75 S / C
Fc 3
10
Fc 28
Fc 21
Fc 14
3
Fc 7
2,5
(b)
Fc 3
Fac
Fc Experimental (МПа)
Fc 7
20
60 50 40 30 20 10 2,5
2,75 S / C
Fc 21
Fc 14
Fc 7
50 40 30 20 10
14
Fc 7
Fc 3
30 20 10
2.5
(c)
Fc 3
Fc 21
0
Fc Experimental (МПа)
Fc 28
60
Fc 28
3
40
3
40
3 S / C
50
0
Fc Experimental (МПа)
Fc 14
0 2,5
(c)
Fc 21
30
0
(b)
Fc
2,75 S / C
60
Fc 28
Fc 21
3
Fc 14
Fc 7
Fc 3
50 40 30 20 10 0
0 2.5
2,75 S / C
2,5
3
Рис. 6. Соотношение соотношений Fc и S / C для W / C = 0,45 с классами прочности цемента 32,5 (a), 42,5 (b) и 52,5 ( в) МПа.
2,75 S / C
Рис. 7. Соотношение соотношений Fc и S / C для W / C = 0,5 с классами прочности цемента 32,5 (a), 42,5 (b) и 52,5 (c) МПа.
Прямая связь
5. Оценка экспериментальных результатов и прогнозы ИНС Сравнение экспериментальных и прогнозируемых результатов многослойной нейронной сети прямого распространения для 3, 7, 14, 21 и 28 дней Fc показано на рис.15. Результаты показали, что предложенная нейронная сеть успешно изучила связь между различными входными параметрами и выходными параметрами с помощью прочности раствора на сжатие. На рис. 15 показано, что в нем есть три основные части, которые относятся к различным типам классов прочности цемента 32,5, 42,5 и 52,5 МПа, которые включают номера строк 0–90, 90– 180 и 180–270 соответственно. Каждая из этих трех частей включает различный возраст экземпляров от 3 до 28 дней, что показывает рост результатов за счет увеличения возраста экземпляров.Можно заметить, что улучшение класса прочности цемента приводит к увеличению общего Fc раствора. Показатели при прогнозировании прочности на сжатие тренировочной смеси на рис. 16 являются удовлетворительными с R2 = 0,94. Оценка прогнозируемых и целевых значений с использованием модели ANN-II изображена на рис. 17. Как видно, ошибка между фактическими и прогнозируемыми данными почти высока по сравнению с моделью ANN-I, что может быть вызвано пренебрежением прочностью цемента. class в качестве входного параметра.Для лучшего понимания обращаем больше внимания на тот факт, что цемент обычно используется в строительных растворах, а также бетонных смесях в качестве связующего материала, и это так
3
1
Входные
Выходные
Выходные слои Входные слои
Скрытый слой Рис. 8. Модель искусственного нейрона.
Очевидно, что исключение этого важного материала из входных параметров прогнозирующей сети может оказать существенное влияние на прогнозируемые результаты. Аналогичную тенденцию можно наблюдать на рис.18 видно, что производительность при прогнозировании Fc обучающей смеси является удовлетворительной при R2 = 0,74, что не может быть приемлемым в качестве подходящего прогноза. Для проверки рекомендованной модели ИНС была проведена процедура сравнения с предсказаниями Сиддика, Аггарвала [37] и Саридемира [50]. Для этого используются наборы данных
7
Х. Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11
0,014 Логистика
Максимальная квадратичная ошибка
1 —— ————————————— 0 F (нетто) = Tanh
— —————————————- 1
0.012
Гиперболический тангенс
0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0 4
Рис. 9. Функция активации выхода.
Обучение
Валидация
Тест
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Сети с разным количеством скрытых узлов Общие данные
Рис. 12. Максимальный квадрат ошибки в зависимости от количества нейронов скрытого слоя для входных функций Logistic и Tanh.
1 0.8
0,035
0,7
Логистика
0,03
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Сети с разным количеством скрытых узлов Рис. 10. Коэффициент корреляции в сравнении с ИНС 5-n-1 с использованием входной функции гиперболического тангенса.
Среднеквадратичная ошибка
Коэффициент корреляции
0,9
Гиперболический тангенс
0.025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Сети с разным количеством скрытых узлов Обучение
Проверка
Тест
Всего данных
1
Коэффициент корреляции
0,9
Рис. 13. Среднеквадратичная ошибка (MSE) в зависимости от количества нейронов скрытого слоя для функций входа Logistic и Tanh.
, где достигнутый коэффициент детерминации не может быть удовлетворительным из-за представления почти больших ошибок (рис.20). R2 и среднеквадратичная ошибка (RMSE) для всех состояний прогноза перечислены в таблице 3, показывающей, что ошибки оценки Siddique et al. и данные Saridemir с моделью ANN-I меньше, чем они предсказывали с их предложенными моделями. Наконец, это сравнение показывает, что предлагаемые ими модели ИНС непрактичны в таких работах, которые предполагают значимость класса прочности цемента в конечной прочности растворов на сжатие и рассматривают его как входной параметр в моделях.
0.8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Сети с разным количеством скрытых узлов Рис. 11. Корреляция коэффициент по сравнению с ИНС 5-n-1 с использованием функции логистического ввода.
упомянутые исследования были собраны и затем использованы в исследовании ИНС, так что классы прочности цемента, которые они использовали в экспериментальных работах, рассматривались как входные параметры и прогнозировались с помощью предложенной модели ИНС-I.Результаты предполагают лучший коэффициент детерминации 0,97 и 0,993 для Siddique et al. и данные Saridemir, соответственно, которые могут подтвердить правильность предложенной модели ИНС (рис. 19). Кроме того, предложенные модели ИНС этих двух исследований были применены для оценки экспериментальных данных текущей работы
6. Выводы В этом исследовании было построено в общей сложности 810 образцов кубов диаметром 50 мм для проведения испытания на прочность на сжатие. . Результаты показывают, что повышение класса прочности цемента привело к улучшению показателей прочности раствора на сжатие.Кроме того, максимальный Fc был получен для цемента класса 52,5 МПа с отношениями W / C и S / C 0,3 и 2,5, соответственно. Чтобы предсказать эти эмпирические результаты, был проведен анализ ИНС. После обучения 17 нейронных сетей с различным количеством скрытых нейронов, а также двух различных функций активации нелинейных входов, таких как Tanh и Logistic, сеть ИНС 5-11-1 с функцией логистики была выбрана в качестве ИНС-I с учетом производительности сетей ( R2 и MSE). Исключение класса прочности цемента из
8
H.Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительные и строительные материалы 138 (2017) 1–11
Входной слой
Скрытый слой
Выходной слой
1 1
Возраст образца (день)
2
2 1
3 Класс прочности цемента
4
HRWR
5
Прочность на сжатие
10 11
Рис. 14. Архитектура ANN-I для прогнозирования Fc цементного раствора.
70 Экспериментальный 60
Прогнозируемый
Fc (МПа)
50 40 30 20 10 0 0
15
30
45
60
75
120135150165180 195225 240 255 270
Номер строки Рис.15. Оценка экспериментальной и прогнозируемой прочности на сжатие с помощью ANN-I.
60
Расчетная Fc (МПа)
R² = 0,9431 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
Экспериментальная Fc (16 МПа) Рис. Регрессионная модель обучения нейронной сети ANN-I.
входных параметров привели к тому, что модель ANN-II была похожа на архитектуру ANN 4-11-1, чтобы указать влияние класса прочности цемента в таких оценках.На основании этих исследований ИНС были сделаны следующие выводы: 1. Коэффициент детерминации для предлагаемой модели ИНС-I находится в приемлемом диапазоне R2 = 0,94, но для ИНС-II величина R2 = 0,74 может быть неудовлетворительной. для таких предсказаний.
2. Чтобы проверить производительность сети, модель ANN-I была исследована с набором данных двух существующих моделей, и результаты, измеренные R2 и RMSE, показывают лучшую корреляцию и меньшие ошибки, чем те, которые были получены. в упомянутых исследованиях.3. Кроме того, набор данных этого исследования был применен в двух существующих моделях; результаты показывают, что коэффициент определения ниже 0,9, что может не соответствовать хорошему соглашению и может быть связано с неприбытием класса прочности цемента в модели.
9
Х. Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11
70 Экспериментальный 60
Прогнозируемый
Fc (МПа)
50 40 30 20 10 0 0
15
30
45
60
75
120135150165180 195210225240 255 270
Номер строки Рис.17. Оценка экспериментальной и прогнозируемой прочности на сжатие с помощью ANN-II.
60 R² = 0,738
Расчетная Fc (МПа)
50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
Экспериментальная Fc (МПа) Рис. Регрессионная модель обучения нейронной сети ANN-II.
80
80 Экспериментальный
70 Fc (МПа)
Прогнозируемый Fc (МПа)
Прогнозируемый
60 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
40
60
70
60 50 40 30 20 10 0
80
0
(a)
Номер строки 80
10
20 30 40 50 60 Экспериментальная Fc (МПа)
70
80
60 Экспериментальная
70
R² = 0.993 Прогнозируемый Fc (МПа)
Прогнозируемый
60 Fc (МПа)
R² = 0,97
70
50 40 30 20 10 0 0
10
20
30 Номер ряда
50
40
50 40 30 20
60
20
(б)
30
40
50
60
Экспериментальный Fc (МПа)
Рис. 19. Производительность нейронной сети для ANN-I модель с набором данных, собранных из (а) Siddique et al.и (b) Саридемир.
10
Х. Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11
70
60 Экспериментальный
60
Прогнозируемый Fc (МПа)
Прогнозируемый
Fc ( МПа)
50 40 30 20 10 0
40 30 20 10 0
0
54
108
162
216
0
270
70
20
50
60
50
60
Экспериментальная Fc (МПа) 60
Экспериментальная
60
10
(a)
Номер ряда
Pelected
Pered
50 Fc (МПа)R² = 0.8566
50
40 30 20 10 0
R² = 0,8963
50 40 30 20 10 0
0
54
108
162
216
270
0
0
270
0
Номер строки
10
20
30
40
Экспериментальная Fc (МПа)
Рис. 20. Производительность нейронной сети для моделей (а) Siddique et al. и (b) Saridemir с набором данных, собранных из экспериментальных результатов текущего исследования.
Таблица 3 Сводка коэффициентов для исследуемых моделей нейронных сетей. Набор данных
Модель прогнозирования
R2
RMSE
Результаты текущего исследования
ANN-I Siddique et al. Саридемир
0,9431 0,8566 0,8963
2,74 4,33 3,7
Результаты Siddique et al.
Сиддик и др. ANN-I
0,9188 0,97
5,557 2
Результаты Saridemir
Saridemir ANN-I
0.9887 0,993
1,13 0,8
4. В результате класс прочности цемента является настолько важным и эффективным параметром, и его следует учитывать в таких предлагаемых моделях ИНС, чтобы сделать прогнозы более точными и приемлемыми. Ссылки [1] Б. Эн, 197–1 (2000) Цемент: состав, спецификации и критерии соответствия для обычных цементов, Британский институт стандартов, Лондон, 2000 г. [2] Т. Хирши и др., Sika Concrete Handbook, Sika Services AG, Zurique, Suíça, 2005. [3] I. BIS, Индийские стандарты норм и правил для железобетонных конструкций (четвертая редакция), Бюро стандартов Индии, Нью-Дели, 2000.[4] В.Г. Хаах, Г. Васконселос, П. Лоуренсу, Влияние гранулометрического состава и водоцементного отношения на удобоукладываемость и свойства затвердевшего раствора, Констр. Строить. Матер. 25 (6) (2011) 2980–2987. [5] Э. Яссар, Ю. Эрдогган, А. Килич, Влияние типа заполнителя известняка и водоцементного отношения на прочность бетона, Mater. Lett. 58 (5) (2004) 772–777. [6] М. Молеро и др., Оценка соотношения песок / цемент в строительном растворе с использованием нейронных сетей и ультразвукового контроля, Ultrasonics 49 (2) (2009) 231–237.[7] M. AbdElaty, Прогноз прочности на сжатие портландцементного бетона с возрастом с использованием новой модели, HBRC J. 10 (2) (2014) 145–155. [8] Г.А. Рао, Развитие прочности с возрастом растворов, содержащих микрокремнезем, Cem. Concr. Res. 31 (8) (2001) 1141–1146. [9] Ф. Алехандре и др., Оценка прочности на сжатие портландцементного раствора с использованием микропор. Влияние формы и размера, Констр. Строить. Матер. 55 (2014) 359–364.
[10] М. Сарыдемир, Влияние размера и формы образца на прочность на сжатие бетона, содержащего летучую золу: применение генетического программирования для проектирования, Mater.Des. 56 (2014) 297–304. [11] T. Ji, T. Lin, X. Lin, Алгоритм расчета пропорций бетонной смеси на основе искусственных нейронных сетей, Cem. Concr. Res. 36 (7) (2006) 1399–1408. [12] S. Akkurt, G. Tayfur, S. Can, Нечеткая логическая модель для прогнозирования прочности цемента на сжатие, Cem. Concr. Res. 34 (8) (2004) 1429–1433. [13] Ф.-Л. Гао, Новый способ прогнозирования прочности цемента — нечеткая логика, Cem. Concr. Res. 27 (6) (1997) 883–888. [14] А.В. Орета, К. Кавасима, Нейросетевое моделирование прочности на сжатие и деформации круглых бетонных колонн, Дж.Struct. Англ. 129 (4) (2003) 554–561. [15] А. Назари, Прочность на сжатие геополимеров, произведенных из обычного портландцемента: применение генетического программирования для проектирования, Mater. Des. 43 (2013) 356–366. [16] Ф. Озкан и др., Сравнение искусственных нейронных сетей и моделей нечеткой логики для прогнозирования долговременной прочности на сжатие кварцево-дымчатого бетона, Adv. Англ. Мягкий. 40 (9) (2009) 856–863. [17] М. Саридемир и др., Прогнозирование долгосрочных эффектов GGBFS на прочность бетона на сжатие с помощью искусственных нейронных сетей и нечеткой логики, Констр.Строить. Матер. 23 (3) (2009) 1279–1286. [18] К. Билим и др., Прогнозирование прочности на сжатие измельченного гранулированного доменного шлакового бетона с использованием искусственной нейронной сети, Adv. Англ. Мягкий. 40 (5) (2009) 334–340. [19] З. Юань, Л.-Н. Ван, X. Джи, Прогнозирование прочности бетона на сжатие: исследование гибридных моделей, основанных на генетических алгоритмах и ANFIS, Adv. Англ. Мягкий. 67 (2014) 156–163. [20] З.-Х. Дуань, С.-К. Kou, C.-S. Пун, Использование искусственных нейронных сетей для прогнозирования модуля упругости повторно используемого заполнителя бетона, Констр.Строить. Матер. 44 (2013) 524–532. [21] X. Wei, L. Xiao, Z. Li, Прогноз стандартной прочности цемента на сжатие путем измерения удельного электрического сопротивления, Констр. Строить. Матер. 31 (2012) 341–346. [22] Х. Адели, С.-Л. Хунг, Машинное обучение: нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы, John Wiley & Sons, Inc., 1994. [23] Ф. Ахмадханлу, Х. Адели, Расчет оптимальной стоимости железобетонных плит с использованием модели нейронной динамики, Eng. Прил. Артиф. Intell. 18 (1) (2005) 65–72. [24] М.А. Кевальрамани, Р. Гупта, Прогноз прочности бетона на сжатие с использованием скорости ультразвукового импульса через искусственные нейронные сети, Автомат. Констр. 15 (3) (2006) 374–379. [25] Г. Тртник, Ф. Кавчицё, Г. Тюрк, Прогнозирование прочности бетона с использованием скорости ультразвуковых импульсов и искусственных нейронных сетей, Ультразвук 49 (1) (2009) 53–60. [26] Х. Адели, Нейронные сети в гражданском строительстве: 1989–2000, Comput. Aided Civ. Инфрастр. Англ. 16 (2) (2001) 126–142. [27] Х. Адели, Х. Цзян, Динамическая нечеткая модель нейронной сети с вейвлетами для идентификации структурных систем, Дж.Struct. Англ. 132 (1) (2006) 102–111.
Х. Эскандари-Наддаф, Р. Каземи / Строительство и строительные материалы 138 (2017) 1–11 [28] М.И. Хан, Прогнозирование свойств высокоэффективного бетона, содержащего композиционные вяжущие материалы, с использованием искусственных нейронных сетей, Автомат. Констр. 22 (2012) 516–524. [29] К.-Х. Пэн, И.-К. Ага, Л.-К. Лиен, Построение моделей прочности для высокоэффективного бетона в разном возрасте с использованием генетических деревьев операций, нелинейной регрессии и нейронных сетей, Eng.Comput. 26 (1) (2010) 61–73. [30] I.-C. Yeh, Проектирование высокоэффективной бетонной смеси с использованием нейронных сетей и нелинейного программирования, J. Comput. Civ. Англ. (1999). [31] I.C. Yeh, Моделирование прочности высокопрочного бетона с помощью искусственных нейронных сетей, Cem. Concr. Res. 28 (12) (1998) 1797–1808. [32] А. Озтасс и др., Прогнозирование прочности на сжатие и осадки высокопрочного бетона с помощью нейронной сети, Констр. Строить. Матер. 20 (9) (2006) 769–775. [33] Х. Надерпур, А. Хейроддин, Г.Г. Амири, Прогнозирование прочности бетона на сжатие из стеклопластика с использованием искусственных нейронных сетей, Compos. Struct. 92 (12) (2010) 2817–2829. [34] С. Ли, К. Ли, Прогнозирование прочности на сдвиг армированных стеклопластиком бетонных элементов на изгиб без хомутов с использованием искусственных нейронных сетей, Eng. Struct. 61 (2014) 99–112. [35] М. Уйсал, Х. Таньилдизи, Оценка прочности на сжатие самоуплотняющегося бетона, содержащего полипропиленовое волокно и минеральные добавки, подвергнутого воздействию высоких температур с использованием искусственной нейронной сети, Констр.Строить. Матер. 27 (1) (2012) 404–414. [36] М. Уйсал, Х. Танилдизи, Прогнозирование прочности на сжатие сердцевины смесей самокомпактного бетона (SCC) с минеральными добавками с использованием искусственной нейронной сети, Констр. Строить. Матер. 25 (11) (2011) 4105–4111. [37] Р. Сиддик, П. Аггарвал, Ю. Аггарвал, Прогнозирование прочности на сжатие самоуплотняющегося бетона, содержащего зольный остаток, с использованием искусственных нейронных сетей, Adv. Англ. Мягкий. 42 (10) (2011) 780–786. [38] Б. Ван, Т. Ман, Х. Джин, Прогнозирование поведения расширения самонагружающегося бетона с помощью искусственных нейронных сетей и систем нечеткого вывода, Констр.Строить. Матер. 84 (2015) 184–191. [39] А. Садрмомтази, Дж. Собхани, М. Миргозар, Моделирование прочности на сжатие легкого бетона EPS с использованием регрессии, нейронной сети и ANFIS, Констр. Строить. Матер. 42 (2013) 205–216. [40] А.Ф. Бингёль, А. Тортум, Р. Гюль, Нейросетевой анализ прочности на сжатие легкого бетона после высоких температур, Матер. Des. 52 (2013) 258–264. [41] М. Альшихри, А. Азми, М. Эль-Бизи, Нейронные сети для прогнозирования прочности на сжатие конструкционного легкого бетона, Констр.Строить. Матер. 23 (6) (2009) 2214–2219. [42] О. Ходход, Г.А. Салама, Анализ сульфатостойкости бетона на основе искусственных нейронных сетей и USBR4908-моделирования, Ain Shams Eng. J. 4 (4) (2013) 651–660.
11
[43] A.M. Диаб и др., Прогнозирование прочности бетона на сжатие из-за длительной сульфатной атаки с использованием нейронной сети, Alexandria Eng. J. 53 (3) (2014) 627–642. [44] О. Ходход, Г. Салама, Разработка модели ИНС для моделирования испытания ASTM C1012–95 с учетом различных типов цемента и различных пуццолановых добавок, HBRC J.9 (1) (2013) 1–14. [45] А. Мукерджи, С. Бисвас, Искусственные нейронные сети в прогнозировании механического поведения бетона при высоких температурах, Nucl. Англ. Des. 178 (1) (1997) 1–11. _ [46] И.Б. Топчу, М. Саридемир, Прогнозирование механических свойств переработанного заполнителя бетона, содержащего микрокремнезем, с использованием искусственных нейронных сетей и нечеткой логики, Comput. Матер. Sci. 42 (1) (2008) 74–82. _ [47] И.Б. Топчу, М. Саридемир, Прогнозирование свойств прорезиненного бетона с использованием искусственной нейронной сети и нечеткой логики, Констр.Строить. Матер. 22 (4) (2008) 532–540. [48] И.Б. Топчу, М. Саридемир, Прогнозирование прочности на сжатие бетона, содержащего летучую золу, с использованием искусственных нейронных сетей и нечеткой логики, Comput. Матер. Sci. 41 (3) (2008) 305–311. [49] О. Онал, А.У. Озтюрк, Применение искусственной нейронной сети для определения взаимосвязи между микроструктурой и прочностью на сжатие цементного раствора, Adv. Англ. Мягкий. 41 (2) (2010) 165–169. [50] М. Саридемир, Прогнозирование прочности на сжатие строительных растворов, содержащих метакаолин, с помощью искусственных нейронных сетей и нечеткой логики, Adv.Англ. Мягкий. 40 (9) (2009) 920–927. [51] Х.-Г. Ni, J.-Z. Ван, Прогнозирование прочности бетона на сжатие с помощью нейронных сетей, Cem. Concr. Res. 30 (8) (2000) 1245–1250. [52] З.-Х. Дуань, С.-К. Kou, C.-S. Пун, Прогнозирование прочности на сжатие бетона из переработанного заполнителя с использованием искусственных нейронных сетей, Констр. Строить. Матер. 40 (2013) 1200–1206. [53] S. Akkurt и др., Использование GA – ИНС в моделировании прочности на сжатие цементного раствора, Cem. Concr. Res. 33 (7) (2003) 973–979. [54] А.C109, Стандартный метод испытаний гидравлических цементных растворов на сжатие (с использованием 2-дюймовых или [50-мм] кубических образцов), ASTM International West Conshohocken, PA, 2002. [55] J. Garzón-Roca, C.O. Марко, Дж.М.Адам, Прочность на сжатие кладки из глиняного кирпича и цементного раствора: оценка на основе нейронных сетей и нечеткой логики, Eng. Struct. 48 (2013) 21–27. [56] Х. Адели, А. Панаккат, Вероятностная нейронная сеть для прогнозирования магнитуды землетрясений, Нейронные сети 22 (7) (2009) 1018–1024.[57] Х. Адели, Х. Сеон, Парк, Нейронные сети встречного распространения в структурной инженерии, J. Struct. Англ. 121 (8) (1995) 1205–1212. [58] Б. Прасад, Х. Эскандари, Б.В. Редди, Прогнозирование прочности на сжатие SCC и HPC с большим объемом летучей золы с использованием ИНС, Констр. Строить. Матер. 23 (1) (2009) 117–128.
Развитие и изменение прочности на сжатие цемента для нефтяных скважин класса G при высоких температурах
[1] Джон Бенстед.Цементы для нефтяных скважин [J]. World Cement, 1989, 20 (10): 346-357.
[2] Ce. Исследование применения цемента класса G в глубоких скважинах [J].Буровой раствор и жидкость для заканчивания, 1991–8 (3): 39-42.
[3] Ян Юангуан, Чен Дацзюнь. Исследование снижения прочности матрицы цементной пасты под действием горячей воды высокой температуры [Дж].Технология бурения и добычи нефти, 1992–14 (5): 33-39.
[4] Шэнь Вэй. Влияние различных факторов на прочность цемента на сжатие, Буровой раствор и жидкость для заканчивания скважин 2000–17 (1): 20-24.
[5] Чжан Цзинфу, Юй Цинсен, Сюй Мин, Гао Лили и Сяо Хайдун. Адгезия и твердение цемента класса Goilwell [J]. J Chin Ceram Soc, 2002–30 (2): 167–171.
[6] Чжан Цзинфу, Сюй Минь. Ян Чжаньхуи и др. Гидратация и твердение цемента для нефтяных скважин класса G с кварцевым песком и без него при высоких температурах [J].J Chin Ceram Soc, 2008, 36 (7): 939-945.
Нечеткий метод контроля соответствия прочности бетона на сжатие на основе расчетно-численного анализа
% PDF-1.6 % 1 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 2 0 obj > / Шрифт> >> / Поля [] >> эндобдж 3 0 obj > транслировать 2015-10-13T16: 28: 48 + 05: 30Springer2016-01-12T21: 05: 12 + 05: 302016-01-12T21: 05: 12 + 05: 30Acrobat Distiller 10.1.8 (Windows) Численное моделирование; Нечеткий метод; Прочность на сжатие; Concreteapplication / pdfdoi: 10.1007 / s11012-015-0291-0