Классы тяжелых и легких бетонов по прочности на сжатие и растяжение

Прочность на сжатие является важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические свойства бетона, как строительного материала. Нормативные документы определяют прочность бетона на сжатие fс, как максимальное сжимающее напряжение в бетоне при одноосном напряженном состоянии. Среднее значение прочности, получаемое по результатам испытаний серии опытных образцов, обозначают f_сm.

Следующими величинами, непосредственно вытекающими из таким образом определенной средней прочности бетона на сжатие являются:

-гарантированная прочность бетона, определяемая как прочность бетона на осевое сжатие, установленная с учетом статистической изменчивости в соответствии с требованиями действующих стандартов на кубах со стороной 15 см, гарантируемая предприятием производителем и обозначаемая ;

- синтетическая мера качества бетона, определяемая как класс по прочности на сжатие, соответствующая его гарантированной прочности и обозначаемая согласно нормам буквой С и числами, выражающими значения нормативного сопротивления и гарантированной прочности в Н/мм2 (МПа); например С12/15 (перед чертой – значение нормативного сопротивления f_сk, после черты – гарантированная прочность бетона );

- нормативное сопротивление бетона сжатию (f_ck)– контролируемая прочностная характеристика бетона, определяемая с учетом статистической изменчивости. В качестве базового числового значения обеспеченности нормативных значений прочностных характеристик принимается величина 0,95.

- расчетная прочность бетона или его расчетное сопротивление, которое определяют как величину, получаемую в результате деления нормативного сопротивления f_сk на коэффициент безопасности для бетона g_с.

В обозначении класса бетона по прочности в нормах содержится два числа: одно из них (над чертой) обозначает нормативное сопротивление бетона, определяемое на цилиндрах или призматических образцах, а второе (под чертой) – его гарантированную прочность, установленную на кубических образцах. В соответствии с требованиями норм нормативное сопротивление бетона определяется в зависимости от его гарантированной прочности при постоянном значении переходного коэффициента k_p=0.8:

где f_ck –нормативное сопротивление бетона, соответствующее прочности бетонных цилиндров или призм, установленной с учетом статистической изменчивости свойств материала;

–гарантированная прочность бетона, установленная при испытании кубов по стандартной методике.

Нормативное сопротивление бетона с учетом статистической изменчивости свойств бетона, определяется по формуле:

где f_cm – средняя прочность бетона на сжатие;

s – среднеквадратичное (стандартное) отклонение

t – параметр распределения (статистика); при принятой обеспеченности нормативных значений 0,95, параметр t = 1,64 .

Тогда средняя прочность на сжатие f_cm равна:

Учитывая, что стандарты, по которым осуществляется контроль прочности бетона устанавливают требование, чтобы s £ 5 МПа, произведение 1,64s дает примерно 8 МПа. Поэтому нормы с некоторым запасом предлагают определять среднюю прочность бетона по формуле:

f_cm = f_ck + 8 (МПа).

При проектировании бетонных, железобетонных и предварительно напряженных конструкций нормы устанавливают следующие классы конструктивных бетонов по прочности на осевое сжатие:

– для тяжелых, в том числе напрягающих: С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30; С30/37; С35/45; С40/50; С45/55; С50/60; С60/70; С70/85; С80/95; С90/105*;

– для легких (при r ³ 1000 кг/м3): LС12/15; LС16/20; LС20/25; LС25/30; LС30/37; LС35/45; LС40/50; LС45/50;

– для мелкозернистых группы А (естественного твердения или подвергнутые тепловой обработке на песке с модулем крупности более 2,0): С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30; С30/37; С35/45;

– для мелкозернистых группы Б (то же с модулем крупности 2,0 и менее):С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30.

Расчетные сопротивления бетона на сжатие f_cd определяют путем деления нормативных сопротивлений f_ckна частные коэффициенты безопасности по бетону.

При осевом растяжении, так же как и при сжатии, диаграмма напря­жений-деформаций криволинейна. Начальные модули упругости бето­на при растяжении и сжатии отличаются незначительно и практически могут быть приняты одинаковыми (см. рис. 1, а).

По аналогии вводятся понятия коэффициентов упругости и плас­тичности, а также модуля упругопластичности бетона при растяжении:

При осевом растяжении бетона предельные деформации в 10—20 раз меньше, чем при сжатии, в среднем их принимают равным 0,15·10^-3. С увеличением прочности, а также при применении бетонов на по­ристых заполнителях предельные деформации как при сжатии, так и при растяжении увеличиваются..