Закон прочности Фере

Основной закон прочности бетона Боломе-Скрамтаева

ФОРМУЛА БЕЛЯЕВА

Формула была выведена в 1926 г.

Где: R – предел прочности бетона при сжатии;

R_ц- активность цемента;

К – коэффициент, зависящий от вида заполнителя;

Более точный показатель степени 1,39 (а не 1,5).

а = 0,65 высокое

0,60 среднее

0,55 низкое

[Ц/В] = 1/(1,68*НГ) ≈ 2,5

[Ц/В] – предельная величина

а – коэффициент, зависящий от качества заполнителя

b = 0,5

Формула была выведена в 1898 г ученым Фере.

Наглядно закон прочности Фере выглядит так:

Чем больше твердого вещества, тем меньше пористость и наоборот.

Порядок расчета состава бетона:

Исходными данными для расчета состава являются:

1. класс по прочности (В);

2. прочность после ТВО (R_тво);

3. активность цемента (R_ц);

4. сведения о качестве заполнителя (а);

5. требуемая подвижность смеси (О.К.);

6. сведения об условиях твердения;

7. дополнительные условия в связи с особенностью эксплуатации (морозостойкость, водонепроницаемость и др.)

Из ГОСТ 18105 «Бетоны. Контроль прочности», берем коэффициенты K_т, К_мп. Желательным уровнем является выполнение требований:

2. Если требуется обеспечить определенную прочность бетона после ТВО, тоопределяем значение Ц/В по формуле КАЙСЕРА:

Где R_b,тво – требуемая после ТВО прочность;

R_ц,тво – активность цемента при пропаривании – паспортная характеристика;

Все цементы в зависимости от активности при пропаривании делятся на 3 группы:

R_b,тво = R_ц,тво - активность цемента при пропаривании.

К_пп : I > 0,67 – высоко эффективные цементы

II 0,56 …0,67 – средне эффективные цементы

III < 0,56 – низко эффективные цементы

Эффективность цемента при пропаривании определяется содержанием щелочей в его составе. А с увеличением количества щелочей снижается морозоустойчивость цемента.

Активность цемента при пропаривании определяется путем испытаний образцов после пропаривании по стандартному режиму:

Режим 2+3+6+2:

2 часа – предварительное выветривание;

3 часа выдерживаем – подъем температуры (разогрев);

6 часов – температура постоянна, изотермическое выдерживание;

2 часа – температура снижается до 45-50 °С – регулируемое остывание.

После этого образцы извлекаются из камеры, и через 4 часа испытываются (получаем активность цемента при пропаривании).

Чтобы определить активность цемента при пропаривании необходимо 18 часов (2+3+6+2; +4 часа; +1 час – на изготовление деталей).

Выбираем наибольшую величину из:

3. Определяется расход воды, обеспечивающий необходимую подвижность (удобоукладываемость) бетонной смеси по таблице.

Количество воды зависит:

1) от осадки конуса – требуемая подвижность бетонной смеси;

2) от того какой заполнитель: щебень или гравий;

3) крупность заполнителя Д_мах ( чем крупнее заполнитель, тем меньше необходимо воды); 4)модуль крупности песка М_к (при использовании мелкого песка необходимо больше воды, крупного песка – меньше воды);

5) НГ цемента;

6) температура бетонной смеси (чем ниже температура, тем меньше воды, и наоборот):

Водопотребность бетонной смеси– количество воды, при котором обеспечивается требуемая подвижность бетонной смеси.

В некоторых случаях водопотребность ограничивается. Например, для получения морозостойких блоков:

4. Определяется расход цемента:

ГОСТ 26633 – устанавливает min значение расхода цемента Ц_min;

Согласно европейским нормам EN ( устаревшим) Ц_min:

260 – для нагревательных сред;

280 – для агрессивных сред или для преднапряженных конструкций в не агрессивных средах;

300 – для преднапряженных конструкций в агрессивных средах.

Новые нормы EN 206-1 устанавливают 18 типов агрессивных сред и для каждого из них указывается Ц_min (Ц_мах = 600 кг/м³).

Для общестроительного бетона устанавливается 260 < Ц_мах < 400.

5. Определяем расход крупного заполнителя:

Расход крупного заполнителя:

Пустотность крупного заполнителя:

ρ_щ,н ~ 1,3 – 1,6 – насыпная плотность щебня ;

ρ_щ,к ~ 2,6 – 2,9 – плотность щебня в куске ;

α – коэффициент раздвижения зерен крупного заполнителя (α показывает во сколько раз объем растворной составляющей превышает объем пустот в крупном заполнителе).

Для жестких смесей α ≈ 1,05 – 1,2 .

Для подвижных смесей α ≈ 1,2 – 1,45.

Очень подвижные смеси α ≈ 1,45 – 1,6.

Литые смеси α > 1,6

Чем выше α, тем более удобообрабатываемые получаются смеси.

ПРОВЕРКА:

Относительная объемная концентрация крупного заполнителя:

- для обычных бетонов φ = 0,39 – 0,51;

- для перекачиваемых бетононасосами смесей φ <0,45;

- для усамоуплотняющихся смесей φ ≤ 0,34 ;

- для смесей, у которых φ < 0,39 – смеси запесоченные.

6. Определение расхода мелкого заполнителя:

Расход мелкого заполнителя:

ПРОВЕРКА: проверим условие сплоченности объема.

Где: α_п – коэффициент зерен песка (α_п > 1,05)

V_пп – пустотность в песке