на что работает бетон на сжатие или растяжение
Бетон-Каркас
ЖЕЛЕЗОБЕТОН КАК МАТЕРИАЛ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Железобетон – на сегодня наиболее популярный материал для строительства зданий и сооружений, представляющий из себя искусственный строительный материал в котором использовано рациональное сочетание бетона и арматуры. Применение двух материалов для получения железобетона оказалось возможным благодаря уникальным свойствам составляющих.
Высокая прочность бетона
У современных бетонов прочность сравнима с металлом, что позволяет использовать железобетон в качестве материала для строительства высотных зданий (конструктивные особенности смотрите здесь) и даже небоскрёбов.
Бетон хорошо работает на сжатие, а арматура на растяжение
Из курса сопротивления материалов известно, что в поперечном сечении изгибаемых или внецентренно сжатых конструкций возникает сжато-растянутая зона, при этом в сжатой зоне хорошо работает бетон, а в растянутой – арматура.
Прочность бетона на сжатие 7-10 раз больше, чем на растяжение, поэтому для обеспечения прочности в растянутой зоне одного бетона не достаточно, здесь ему на помощь и приходит арматура, которая одинаково работает как на растяжение, так и на сжатие. Эти свойства позволяет использовать железобетон для конструкций колонн, перекрытий, стен.
Бетон и арматура обладают близкими значениями коэффициента температурного расширения
Это означает, что бетон и арматура в конструкции работают совместно при перепадах температуры окружающей среды, поэтому железобетон смело используют для конструкций, находящихся на открытом воздухе и подвергающихся сезонным перепадам температуры.
Бетон выполняет защитную функцию для арматуры против коррозионных воздействий
Благодаря этому арматуру в железобетонных конструкциях, как правило, используют без дополнительной обработки защитными составами. Это делает железобетон единственно возможным материалом для строительства каркасных зданий, предприятий химической промышленности, градирен, ТЭЦ и т.п.
Бетон защищает арматуру от огневых воздействий
Защитный слой бетона для арматуры значительно повышает огнестойкость арматуры и, следовательно, всей конструкции в целом, что является весомым фактором в пользу использования железобетона.
Возможность варьирования свойствами бетона
При проектировании конструкций, следует учитывать трудовые затраты на рабочих, технику, материал, а также можно заказать бетон с заданными свойствами по прочности, долговечности, стойкости к агрессивным средам, текстуре, форме, цвету, что позволяет получить требуемые технико-экономические показатели каркаса здания, придать зданию требуемую архитектурную выразительность.
На Заметку. Использование железобетона в качестве материала для несущей основы каркаса здания не просто какой-то сложившийся исторически выбор, а решение, которое за многие десятилетия отстояло свою жизнеспособность.
Прочность бетона (на растяжение, при сжатии): от чего зависит, как определить
Прочность бетона – определяющий показатель бетонного раствора, который обуславливает задачи и условия его использования. Бетонная смесь используется повсеместно в проведении ремонтно-строительных работ частных и промышленных объектов. Рецептов приготовления бетона существует множество, состав и пропорции компонентов напрямую влияют на свойства и характеристики, а также сферу использования цементного раствора.
Прочность бетона – определяющая характеристика, которая отображается в маркировке. Непосредственно прочность определяет марку и класс раствора. Данные показатели указываются в различных ГОСТах, СНиПах, нормативных документах, определяют эксплуатационные качества и свойства бетонных элементов, конструкций, зданий и т.д.
Знание показателей прочности бетона очень важно при выполнении любых работ, так как позволяет точно выполнить расчеты, верно подобрать смесь подходящих марки и класса для конкретной задачи, будучи уверенным в прочности, надежности и долговечности элемента, конструкции. Застройщики в обязательном порядке проверяют прочность бетона на растяжение, сжатие, изгиб и т.д. прежде, чем начинать работы.
Что это такое и основные виды
Пытаясь разобраться, от чего зависит прочность бетона, что это такое и какие есть основные виды показателя, необходимо изучить все основные аспекты процесса приготовления смеси, состав, условия и особенности.
Виды прочности касательно марки и качества: прочность бетона при сжатии, на изгиб, осевое растяжение, а также передаточная прочность.
Прочность на сжатие
В контексте данной характеристики бетон можно сравнить с камнем – он намного лучше сопротивляется сжатию, чем с растяжением. Основной критерий прочности бетона – это предел прочности на сжатие.
Для определения значения из раствора заливают образцы в виде куба, их помещают под специальный пресс. Давление постепенно увеличивается и в момент, когда образец трескается, экран прибора фиксирует значение. Расчетный показатель прочности на сжатие определяет присвоение бетону класса. Высыхает и твердеет смесь в течение 28 суток (и больше), по завершению этого срока осуществляют проверку, так как смесь уже должна достичь расчетной/проектной прочности.
Прочность на сжатие представляет собой характеристику механических свойств материала, стойкости к нагрузкам и давлению. Это показатель границы сопротивления, которое оказывает застывший раствор механическому воздействию сжатия, отображенному в кгс/см2. Наименьшей прочностью на сжатие обладает смесь М15, наибольшей – М800.
Прочность на сжатие отображается и в марке, и в классе. Класс В – это кубиковая прочность, обозначается в МПа. Марка М – предел прочности на сжатие в кгс/см2. Данные соответствия марок, классов и показателей указаны ниже в таблице.
Прочность на изгиб
Данный показатель повышается по мере увеличения цифрового обозначения марки. Обычно показатели прочности на изгиб и растяжение меньше в сравнении с нагрузочной способностью бетона. Молодой бетон демонстрирует значение 1/20, старый – 1/8. Прочность на изгиб обязательно учитывается в проектировании перед строительством.
Чтобы понять, какой уровень прочности на изгиб демонстрирует бетон, заливают заготовку в виде бруса с размерами, к примеру, 60 х 15 х 15 сантиметров (эталонный образец). Бетон заливают в формы, штыкуют, оставляют на несколько дней, потом извлекают из форм и дают полностью застыть в течение 28 суток при оптимальных условиях: температура минимум 15-20 градусов и влажность до 80-90%. Периодически образцы обкладывают сырыми опилками (их увлажняют регулярно) или поливают водой.
Когда заготовка полностью затвердевает, ее устанавливают на подпорки, которые находятся на определенном расстоянии, в центре же размещают нагрузку, постепенно ее увеличивая до тех пор, пока образец не будет разрушен.
Для этого может использоваться специальный гидравлический пресс. Размеры балки и расстояния между двумя подпорками могут отличаться.
Как работает арматура в бетоне?
Одним из важных этапов работы по заливке бетона является связывание арматуры. Армирование служит дополнительным укрепителем готовой железобетонной конструкции. Правильный выбор металла и его закрепление имеет не менее важную роль, чем марка бетона. Поэтому перед началом строительных работ определяются с видом арматуры, которая соответствует назначению планируемой конструкции.
Что собой представляет?
Арматура — это профиль из стали, имеющий круглое сечение и рифленую форму. Материал имеет высокую прочность на растяжение, что в сочетании с бетоном позволяет сделать покрытие или стену крепче. На поверхности металлических прутьев нанесены выступы, которые располагаются под уклоном относительно главной оси арматурной проволоки.
Физические характеристики арматуры регламентируются ГОСТом 30062—93, которым предусмотрено использование специальной аппаратуры для оценки качества стройматериала.
Зачем нужна?
Бетонные конструкции имеют высокую прочность на сжатие, поэтому их использование широко распространено в сооружении кровель и несущих конструкций. Так как сжимание не является единственным фактором воздействия на покрытие, то стяжка из бетона требует дополнительного укрепления. Это обусловлено тем, что при сжатии верхнего слоя происходит растяжение нижней части бетонной балки. Такое напряжение приводит к образованию трещин. Чтобы избежать преждевременного разрушения покрытия, применяется армирование. Арматура укрепляет конструкцию и придает ей устойчивости к растяжению. Только применение металла в бетонных балках делает возможным использование стройматериала для возведения несущих сооружений.
Классификация
В зависимости от характеристик материала выделяют различные виды арматуры. Существует такая классификация стройматериала:
Как выбрать?
Арматура для заливки бетона используется стального вида круглого сечения, так как она будет выдерживать довольно большие механические воздействия.
Для лучшей адгезии с бетоном выбирают прутья, имеющие выступы. Толщина материала зависит от размера предполагаемых нагрузок. Положительной стороной использования металлических стержней вместе с бетоном является их одинаковая реакция на воздействие перепадов температуры. Если связывание арматуры предполагает сварочные работы, то выбирается материал, который рассчитан на нагревание, что не влияет на качество готового изделия.
Прочность бетона
Классы бетона по прочности
Основная классификация бетона базируется именно на этой характеристике. Марка М15 отличается самой низкой прочностью, М800 наоборот самой высокой. Такая система дает возможность заранее спрогнозировать поведение той или иной марки, и выбрать материал, который будет полностью соответствовать расчетным нагрузкам.
Например, легкие ограждения и теплоизоляционные перегородки могут выполняться из марок М15-М50, М100-150 оптимальны для укладки монолитных оснований, а для ответственных ЖБ сооружений используют бетон не ниже М300.
Сегодня широко применяется также классификация бетона по прочности на сжатие В1 – В22. Различаются эти системы тем, что марки бетона рассчитываются по среднему, а классы по гарантированному фактическому значению прочности. Разрабатывая инженерно-проектную документацию, специалисты, как правило, оперируют понятием классов В. Среди строителей и в быту более понятной и привычной считается система марок.
Легко разобраться в соотношениях марок и классов можно, воспользовавшись следующей таблицой «Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов по прочности на сжатие»:
От чего зависит прочность бетона
При выполнении любых строительно-монтажных работ очень важно соблюдать все условия, влияющие на прочность бетона в будущем сооружении. Основные факторы, задающие прочностные характеристики бетону:
Методика определения прочности бетона
При промышленном производстве бетона или ЖБИ проводятся лабораторные исследования, выясняющие точную прочность бетона. Методы определения прочности регламентируются ГОСТами и СНиПами. Различают методы разрушающего и неразрушающего контроля. Первые считаются более точными, но их далеко не всегда можно применить на практике.
Связано это с тем, что разрушающие испытания требуют наличия анализируемого образца, извлечь который без нарушения целостности конструкции не представляется возможным. Поэтому чаще используют неразрушающие способы, основывающиеся на анализе показаний измерительных приборов.
Основные методы неразрушающего контроля
Для готовых конструкций, которые эксплуатировались в определенный промежуток времени, используют ультразвуковой контроль прочности. Принцип измерения основан на определении скорости распространения ультразвуковой волны сквозь материал. Для этого с двух противоположных сторон устанавливают специальные преобразователи, передающие акустический контакт.
По существующим отечественным нормативам организации, изготавливающие бетон, должны использовать разрушающий контроль для проверки каждой партии на прочность. Застывший образец устанавливается под пресс и постепенно разрушается. Полученный показатель измеряется в кгс/см 2 и определяет основную марку материала.
Что такое сопротивление бетона на сжатие и растяжение?
Содержание статьи:
Бетон – высокопрочный строительный материал. Поэтому любое изделие из бетонного раствора должно сохранять свои показатели прочности и износоустойчивости в течение всего эксплуатационного срока. Таким образом, расчет показателей сопротивления БСГ на сжатие и растяжение позволяет обеспечить максимальную долговечность и износостойкость изделия.
Расчетное сопротивление – что это такое?
Стоит обратить внимание, что бетон – неоднородный по своей структуре материал, что обусловлено характеристиками используемых компонентов. Прочность образцов, изготовленных из одинаковой смеси может быть абсолютно разной. По этой причине строителями определяются расчетные данные, позволяющие вычислить сопротивление БСГ на сжатие и растяжение. Для вычисления используются специальные таблицы и нормативные показатели. Коэффициент сопротивления стройматериала вычисляется за счет разделения нормативных сопротивлений на отдельные показатели.
Определяя прочность конструктивных элементов, учитываются такие критерии, как:
Чтобы упростить процесс вычисления, производители используют коэффициенты, в которых указывается устойчивость бетона к износу, его прочность. Такие значения зависят от нормативных показателей, и называются расчетными.
Основным показателем сопротивления бетона на сжатие и растяжение считается класс бетона. Данная характеристика идентифицирует нормативное сопротивление образца осевому сжатию. Стоимость бетона увеличивается относительно его класса, т.к. чем выше класс бетона тем выше его стоимость. Также учитывается способность бетонного изделия к устойчивости на растяжение (усредненные показатели указываются в таблице ГОСТа).
Особенности расчета
Для обеспечения надежности и долговечности изделий, показатели рассчитываются с запасом. При этом, учитывается удельное сопротивление изделий, которое делится на коэффициент прочности по формуле R = Rn /g, где g – прочностная характеристика. Величина коэффициента определяется за счет однородности строительного материала.