Затвердевший бетон со временем набирает прочность, и испытания этого затвердевшего бетона для проверки качества очень важны для строительства. Существуют различные виды испытаний для проверки различных свойств затвердевшего бетона, о которых и пойдет речь.
Свойства затвердевшего бетона
- Раннее изменение объема
- Свойства ползучести
- Проницаемость
- Отношение напряжение-деформация
Раннее изменение объема (усадка) может привести к образованию трещин. Пластическая усадка происходит из-за потери воды из свежей пасты в результате испарения или всасывания сухой поверхностью. Объем уменьшается до 1%, когда паста еще пластична. Контроль потери воды может помочь предотвратить пластическую усадку бетона.
Сухая усадка происходит из-за потери воды и/или охлаждения. 15-30% сухой усадки происходит в первые 2 недели, 65-85% – в первый год. Сухая усадка может быть вызвана недостаточным твердением, высоким водоцементным отношением, высоким содержанием цемента, низким содержанием крупного заполнителя и наличием стальной арматуры. Она зависит от размера и формы структуры бетона и может быть неравномерной из-за неравномерной потери воды.
Набухание может произойти, если бетон после отстаивания постоянно выдерживается в воде. Его влияние относительно невелико и не вызывает значительных проблем.
Отношение напряжения к деформации затвердевшего бетона показано на рисунке ниже:
Агрегат и цементная паста по отдельности показывают линейное напряжение-деформацию из-за микротрещин между границей раздела агрегата и цементной пасты, но бетон нелинеен. Для проектирования конструкций нам необходимы прочность на сжатие (fc) и модуль упругости (E).
Испытания затвердевшего бетона
Затвердевший бетон подвергается следующим испытаниям:
Испытание на прочность при сжатии (fc’)
ASTM C39: Для этого испытания используется цилиндрический образец (6 на 12 дюймов). Для бетона нормального веса: диапазон fc’ составляет от 21 МПа до 34 МПа (3000 фунтов на кв. дюйм – 5000 фунтов на кв. дюйм). Прочность на сжатие зависит от размера образца, в больших образцах больше вероятность слабых элементов, что снижает прочность и имеет меньшую изменчивость и лучше отображает реальный бетон.
Как происходит разрушение?
Наиболее слабым местом затвердевшего бетона является граница раздела между цементной пастой и заполнителем.
Модуль упругости – Ec-тест на затвердевшем бетоне
ASTM C469 используется для определения модуля упругости по хорде. В этом методе требуется 3-4 этапа нагружения. Используется один и тот же образец. Этот метод обеспечивает полезную взаимосвязь с прочностью. Диапазон результатов испытаний составляет 14 ГПа – 41 ГПа (2000 кси – 6000 кси).
Коэффициент Пуассона определяется по стандарту ASTM C469. Диапазон составляет от 0,11 до 0,21 в зависимости от заполнителя, влажности, возраста и прочности на сжатие.
Испытание на растяжение при раздельном растяжении затвердевшего бетона
Это испытание измеряет прочность бетона на растяжение (ASTM C496). Цилиндр подвергается сжимающей нагрузке вдоль вертикального диаметра с постоянной скоростью до усталости. Разрушение происходит вдоль вертикального диаметра из-за напряжения, развивающегося в поперечном направлении.
Напряжение в поперечном направлении рассчитывается по формуле T = 2p/BLD
где:
T = предел прочности при растяжении, МПа (psi)
p = нагрузка при разрушении, Н (psi)
L = длина образца, мм (дюйм)
D = диаметр образца, мм (дюйм).
Прочность на растяжение варьируется от 2,5 МПа до 31 МПа (360 psi – 450 psi), около 10% от прочности на сжатие.
Испытание на прочность при изгибе (ASTM C78) на затвердевшем бетоне
Это испытание используется для измерения модуля разрыва (MR). Это важное испытание для бетонных покрытий дорог и аэропортов. Образец балки квадратного х-образного сечения загружается в трехточечный нагрузочный аппарат…
Расчет модуля разрыва
Если разрушение происходит в средней 1/3 части пролета
R = PL/(bd^2)
Где:
R = прочность на изгиб, МПа (psi)
P = максимальная приложенная нагрузка, Н (фунты)
L = длина пролета, мм (дюйм)
b = средняя ширина образца, мм (дюймы)
a = средняя глубина образца, мм (дюймы).
Если разрушение происходит дальше средней трети, результаты следует отбросить.
Полезные зависимости:
Испытание отбойным молотком (испытание молотком Шмидта) на затвердевшем бетоне
Это неразрушающее испытание, проводимое на затвердевшем бетоне. Подпружиненная масса ударяется о поверхность бетона, а весы измеряют, насколько далеко масса отскакивает. Чем выше отскок, тем тверже поверхность бетона и тем выше его прочность.
Используйте прилагаемые калибровочные графики, чтобы соотнести отскок с прочностью. Для каждого образца проводится от 10 до 12 измерений. Испытание используется для проверки однородности бетона.
Испытание на сопротивление проникновению (испытание зондом Виндзора)
Это неразрушающее испытание. Устройство, напоминающее пистолет, выстреливает зонды в структуру бетона. Он проводится на каждом из трех отверстий в специальном шаблоне. Затем определяется средняя глубина. Глубина находится в обратной зависимости от прочности. Этот метод дает более точную оценку, чем отбойный молоток.
Отбойный молоток проверяет только поверхность, в то время как тест на сопротивление проникновению проводит измерения в глубине образца.
Испытание на скорость ультразвукового импульса (ASTM C597)
Этот тест измеряет скорость ультразвуковой волны, проходящей через бетон. Длина между преобразователями/время прохождения = средняя скорость распространения волны. Он используется для обнаружения разрывов, трещин и внутреннего разрушения в структуре бетона.
Испытание на зрелость (ASTM C1074)
Зрелость это степень гидратации цемента, которая изменяется со временем и температурой. Предполагается, что прочность является функцией зрелости для конкретной бетонной смеси. Используются приборы для измерения температуры бетона с течением времени.
Испытание на проницаемость затвердевшего бетона
Это испытание влияет на прочность затвердевшего бетона и позволяет воде и химическим веществам проникать через его поверхность. Это приводит к снижению морозостойкости, щелочно-агрегатной реактивности и других химических веществ, коррозии стальной арматуры.
Воздушные пустоты, влияющие на проницаемость, образуются в результате неполного уплотнения свежего бетона, испарения воды затворения, которая не используется для гидратации цемента. Увеличение соотношения вода/цемент оказывает сильное влияние на проницаемость. Другими факторами, влияющими на проницаемость, являются возраст бетона, тонкость частиц цемента, воздухововлекающие агенты.
Свойства ползучести затвердевшего бетона
Ползучесть это постепенное увеличение деформации с течением времени под действием длительной нагрузки. Это длительный процесс (несколько лет), который зависит от типа конструкции. Он вызывает увеличение прогиба и увеличение напряжения в стали, постепенную передачу нагрузки от бетона к стали и потерю части силы предварительного напряжения в предварительно напряженном бетоне.
Читайте далее:- Испытание бетона отбойным молотком – принцип, процедура, преимущества и недостатки.
- Как провести испытание бетона на зрелость? [PDF].
- Как оценить прочность бетона по методу зрелости? [PDF].
- Неразрушающие испытания бетона – методы, применение.
- Испытания затвердевшего бетона в конструкциях.
- Испытание бетона на изгиб, его значение, процедуры и применение.
- 8 передовых методов неразрушающего контроля, о которых вы должны знать.