книги из ГПНТБ / Использование отходов разработки месторождений известняка-ракушечника для производства бетонов и облицовочных изделий [сборник]

Т а б л и ц а 2

Однородность по прочности мелкозернистого бетона на заполнителе молдавского известняка

1.Однородность мелкозернистого известнякового бетона может быть достигнута высокой, во всяком случае выше однородности по прочности тяжелого бетона. Необходимо, отметить, что в наших опытах на высокой однородности бе­ тона сказалось также то обстоятельство, что образцы изго­ товлялись в лабораторных условиях, т. е. более тщательно, чем это может быть в производственных условиях. Кроме того, для изготовления всех образцов использовались одни и те же заполнители. Сопоставление однородности с образцами, изготовленными в заводских условиях, нами не проводилось.

На высокие значения коэффициента однородности для других видов легких мелкозернистых бетонов имеются также указания в литературе.

2.Мелкозернистый известняковый бетон характеризуется сравнительно небольшим рассеянием пределов прочности при сжатии. Изменчивость показателей прочности относительно среднего значения для мелкозернистого известнякового бе­ тона лежит в небольших пределах: минимальные —16%', максимальные +18% .

3.Проведенная статистическая обработка данных испы­ таний показала, что для известнякового бетона коэффициент однородности может быть достигнут равным нормируемой величине. Причем, эти данные получены на образцах малых размеров. С увеличением размеров образцов, как известно, устойчивость характеристик прочности повышается. Следова­ тельно, величина коэффициента однородности для больших образцов повысится.

Расчетный коэффициент однородности в СНиП на сжатие осевое для бетона марок до 200 включительно принят 0,55, при этом изменчивость составляет Си=0і,15—0,20.

и

В заключение отметим, что нами произведена статисти­ ческая обработка сравнительно малого числа образцов. По­ этому окончательных рекомендаций по коэффициенту одно­ родности данного вида бетона дать нельзя. Тем не менее проведенные опыты показали, что коэффицент однородности для тяжелого бетона, принятый в СНиП, может быть приме­ ним и для мелкозернистого известнякового бетона.

4. Призменная прочность

Призменная прочность является одним из основных видов прочности бетона при сжатии. Призменная прочность оценивает действительную работу бетона на сжатие, т. к. на результаты испытаний в образцах-пр,из.мах меньшее влияние оказывают такие посторонние .факторы, как, например, тре­ ние по подушкам опорных плит пресса, а также другие факторы.

Для выяснения отношения Rnp/R для различных видов встречающихся на практике легких бетонов были постав­ лены многочисленные опыты. Однако строгой зависимости между призменной и кубиковой прочностью не обнаружено. У одних исследователей для бетонов одного вида получалось отношение Rnp/R близким к таковым для тяжелого бетона, в других опытах это отношение значительно превосходило принятые величины для обычных бетонов. Имеются серии опытов, когда призменная прочность оказывалась больше кубиковой.

Для исследования прочности известнякового бетона при центральном сжатии нами были испытаны призмы сечением 10X10 см и высотой 40 см, а также контрольные кубы к ним.

Опытные значения призменной прочности отдельных групп образцов в виде точек нанесены на графике (рис. 3). Анализ опытных данных показывает, что для призм 10X10X40 см мелкозернистого известнякового бетона отношение призмен­ ной прочности бетона Rnp к кубиковой R менялось в преде­ лах от 0,83 до 1,15 составляя в среднем Rnp/R = 0,91. Сред­ неквадратическое отклонение отношений составило а=0,133. С надежностью 0,93 можно утверждать, что эти отношения находятся в доверительных интервалах 0,89<0,91<0,93, т. е. 93% результатов попадут в указанный интервал.

Поэтому рекомендуется в практических расчетах для

12

мелкозернистого известнякового бетона марок до 200 при­ нимать

испытанного по ГОСТ 11050-64 — кубиковая прочность. Представляет интерес произвести сравнение полученных

в наших опытах результатов с данными норм и других исследоРаний.

Призменную прочность бетонов в настоящее время сог­ ласно СНиП рекомендуется определять по формуле [3]:

Rn,/R

Рис. 3. Изменение отношения Rnp/R в зависимости от кубиковой прочности мелкозернистого известнякового бетона на сжатие

13

Для бетонов марок до 250 кгс/см2 призменная прочность определяется по формуле (А. А. Гвоздев):

где R — марка бетона, устанавливаемая по кубам с ребром 20 см;

RnP ■— прочность при сжатии бетонных призм 20Х20Х Х80 см.

В «Строительных нормах и правилах» (СНиП П-В-1-62) отношение Rnp/R для бетона марок 35—100 принимается по­ стоянным и равным 0,8, а при марке бетона 250 снижается до 0,7 и сохраняется постоянным для марок бетона свыше 250 (см. рис. 3).

Для легких бетонов на естественных заполнителях проч­ ностью до 500 кгс/см2 М. 3. Симонов рекомендует принимать RnP/R =0,8 [4].

В опытах Р. Л. Маиляна [5] для бетонов на естественных пористых заполнителях (туф, пемза, известняк-ракушеч­ ник) отношение R„P/R находилось в пределах 0,80—0,96.

теле из ракушечникового песка В. Е. Яшуком рекомендуется принимать отношение Rnp/R более 0,9 [1].

5. Модуль продольной упругости призм из известнякового бетона

Деформативные свойства бетона играют исключительно важную роль в определении пригодности его для нагружен­ ных и особенно тонкостенных конструкций.

Меру деформативности бетона определяют с помощью коэффициента упругости, пластичности, а также модуля де­ формаций бетона EG- При расчете железобетонных конструк­ ций модуль упругости входит во многие формулы расчета.

Модуль упругости бетона любого вида находится на ос­ новании испытания бетонных призм [2]. В настоящее время в нормах проектирования бетонных и железобетонных кон­ струкций (СНиП П-В.1-62) за нормативную величину началь­ ного модуля упругости бетонов приняты значения при напря­ жениях а ^ 0 ,2 от призменной прочности бетона.

14

Мелкозернистый известняковый бетон по объемной мас­ се занимает промежуточное положение между легкими и тяжелыми бетонами, имея сходство по многим свойствам с некоторыми видами легких бетонов. Поэтому сопоставление данных по известняковому бетону следует проводить с этими

мированы в зависимости от марки бетона и объемной массы заполнителя. Свойства легкого заполнителя, как показывает опыт, значительно влияют на деформативность бетона. На заполнителях с различной объемной массой, например, мож­ но получить бетоны одинаковой прочности, однако модули упругости их могут резкѳ различаться.

О большом влиянии объемной массы заполнителей па упругие свойства легкого бетона упоминалось в ранеее опуб­ ликованных работах. Так, например, Я. В. Столяров в своей работе [7] подчеркивал, что в равнопрочном бетоне с оди­ наковым количественным составом более прочным заполни­

на пористых заполнителях имеют пониженный модуль упру­ гости и повышенную деформативность по сравнению с обычными бетонами. Однако М. 3. Смирнов отмечает, что при .напряжениях, близких к предельным, значения модулей деформаций легких и обычных бетонов сближаются.

М. А. Якубович в работе [10] приходит к выводу, что «модуль упругости бетона на щебне из легкого известняка при сжатии в среднем на 40% меньше соответствующего модуля упругости тяжелого бетона при тех же марках».

По данным Р. Л. Маиляна [5] также установлено, что модули упругости бетонов на пористых известняках III груп­ пы ниже на 25—40% модулей упругости обычных тяжелых бетонов.

В наших опытах определение модуля упругости произве­ дено на тех же образцах, что и призменная прочность бето­ на, по их средним значениям деформаций. Средние значения деформаций вычислены по показаниям приборов, установ­ ленных на четырех боковых гранях. По средним деформа­ циям определены модули упругости бетона путем деления напряжения на относительную деформацию.

Начальный модуль упругости мелкозернистого известня­

15

кового бетона определяется при напряжениях, равных 0,2 призменной прочности. Для выражения зависимости модуля упругости бетона от прочности и объемной массы принима­ ется в некоторых источниках зависимость вида

Е6= А Т Ѵ Т,

где R — кубиковая прочность бетона; Г — объемная масса бетона.

На графике (рис. 4) эта зависимость нанесена в виде точек модулей упругости известняково-бетонных призм как средние из испытания трех образцов. По центрам тяжести

средневзвешенных величин каждой группы модулей упруго­ сти эта зависимость для нашего случая получена в следую­ щем виде: ___

Ев = 6?1//?пр

Как отмечено выше, модуль упругости бетона зависит от объемной массы заполнителя. В наших опытах был исполь­ зован один вид заполнителя в бетоне. Поэтому объемная мас­ са бетона колебалась в очень незначительных пределах и в среднем составила Г = 2,0 т/м3. Учитывая это, получили:

Е 6 ~ 12000 V~Rnp

16

(рис. 5) построена теоретическая кривая зависимости модуля упругости от призменной прочности известнякового бетона. Из графика видно, что опытные точки вполне удовлетвори­ тельно совпадают с кривой, нанесенной по вышеприведенной

формуле. На этом же графике построены теоретические кри­ вые модуля упругости в зависимости от призменной прочно­ сти бетона по данным действующих норм и по проекту СНиП П-В.1-72 г.

Как видим из графика, экспериментальные значения на­ чальных модулей упругости для мелкозернистого известняко­ вого бетона марок 200 и менее занимают промежуточное по­ ложение между значениями Еб для легких и тяжелых бетонов на мелком заполнителе.

6. Предельная сжимаемость мелкозернистых известняковых бетонов

Важной характеристикой деформативных свойств бетона является его предельная сжимаемость при разрушении. Эта величина, например, обусловливает использование арматуры при совместной работе ее с бетоном в железобетонных кон­ струкциях.

Однако получение экспериментальных величин предель­ ных деформаций при сжатии бетона в момент разрушения или на близких к нему стадиях требует тщательной постанов­ ки опытов. С помощью механических приборов измерение де­ формаций сжатия бетона очень затруднено, так как сложно уловить деформации в момент разрушения образца.

Вэтой связи значительное преимущество перед механи­ ческими приборами имеют электрические тензодатчики сопро­ тивления, наклеиваемые на бетон, с помощью которых можно измерить деформации вплоть до разрушения материала.

Всвязи с появлением и быстрым развитием трещин при высоких напряжениях, близких к разрушению, надо иметь в виду, что в получаемых величинах предельных деформаций могут возникнуть значительные колебания.

Кроме того, на величину предельной сжимаемости бетона будет оказывать влияние также форма образца (производят измерение деформации в образцах формы кубической или в виде призмы), наличие арматуры (бетонные, железобетонные образцы), вид конструкции (бетон в обойме) и т. д.

Исследование предельной сжимаемости известняковых бе­ тонов в наших опытах производилось на тех же призмах, что и изучение призменной прочности. Следует отметить, что в технической литературе почти нет опубликованных экспери­ ментально полученных данных по предельной сжимаемости различных марок бетонов на заполнителях из известняка раз­

18

ной прочности и различающихся по виду. Можно полагать, что с изменением ракушечникового заполнителя в бетоне от слабого к прочной породе величины сжимаемости последнего будутизменяться.

81(Г5

* ~СНип Л-в. 1-6 2 *

100

О 100 2 0 0 3 0 0 R№ KZC/ O ?

Рис. 6. Предельная сжимаемость известнякового бетона в зависи­ мости от призменной прочности

На рис. 6 нанесены полученные в наших опытах значения предельных сжимаемостей Бпред., в зависимости от призменной прочности бетона. Здесь указаны значения предельных сжи­ маемостей для бетонов только на одном виде заполнителя, а именно из известняка Гидигичского месторождения. В дан­ ных бетонах различие в марках достигалось изменением рас­ хода цемента.

Предельная сжимаемость мелкозернистого известняково­ го бетона призменной прочностью 200 кгс/см2 получена в среднем равной 2,ЗХЮ-5 или 2,3 мм/м. Для бетона проч­ ностью 300 кгс/см2 на том же заполнителе епред составила 2,1 мм на 1 пог. м. Следовательно, предельная сжимаемость бетона на данной разновидности пористого заполнителя не­ сколько уменьшилась с ростом марки бетона. На рис. 6 пунктирными линиями показаны средние значения предель­ ных сжимаемостей, полученные как средневзвешенные всех значений евред. в интервале прочности в 50 кгс/см2. Обработав экспериментальные данные методом наименьших квадратов,

19