Кубиковая и призменная прочность бетона

Марку бетона выбирают исходя из технико-экономических соображений, при этом учитывают условия изготовления конструкций, их эксплуатации и т. д.

В зависимости от наибольшей крупности зерен заполнителя бетона действующими в СССР нормами предусматривается испытывать образцы в виде кубов и призм, размер которых указан в табл 2.

По ГОСТ 10180—67 предел прочности тяжелого бетона при сжатии определяют испытанием на сжатие контрольных кубов с размерами ребер 20 см в 28-суточном возрасте. Этот же ГОСТ допускает испытание кубов и других размеров. В данном случае показатели прочности образца приводят к прочности стандартного куба умножением на масштабный коэффициент С, значение которого можно установить опытным путем, либо по таблице, приведенной в ГОСТе.

Таким образом, приведенные в ГОСТ 10180—67 применительно к высокопрочным бетонам величины масштабных коэффициентов К следует считать заниженными. Это объясняется тем, что наблюдаемые при испытании образцов-кубов одинаковых и неодинаковых размеров колебания прочности вызваны одновременным воздействием ряда факторов. Одним из основных факторов является неоднородность структуры затвердевшего бетона. Поэтому с увеличением прочности бетона, приготовленного на жестких бетонных смесях, требуется применять более эффективные методы уплотнения.

Существенное влияние на показатели прочности оказывает жесткость плитиспытательного пресса. Рядом авторов [57, 100] установлено, что прочность образцов различных размеров при испытании на прессах с плитами достаточной толщины практически одинакова, тогда как при испытании на прессах с тонкими опорными плитами она возрастает с уменьшением размеров образца.

Зависимости между призменной и кубиковой прочностью бетонов обычно устанавливают в лабораторных условиях. При этом определяется коэффициент призменной

прочности /Сь.п = -jR На заводах-изготовителях и стройках при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций или в целом сооружении обычно контролируется только кубиковая прочность. Истинное же значение прочности бетона при сжатии определяется призменной прочностью, которая указывается в проектах и соответствующих нормативных документах, составленных с учетом экспериментальных данных.

На основании зависимости типа Rnp = f(R), в которой рост призменной прочности Rnp прямо пропорционален росту кубиковой прочности R, Б. Г. Скрамтаев и А. А. Будилов предложили зависимость Rnp = 0,68 R. В нормативных документах она принята в виде Rnp — 0,7 R (для бетона марок 300—600).

Бетонные смеси приготовляли на портландцементе марок от 500 до 800 по ГОСТ 310—41 с различным минералогическим и химическим составом. В опытах [15, 67, 70] и частично [87] использовали высокоактивные быстросхватывающиеся цементы ВПЦ и ОБТЦ. В качестве заполнителя применяли гранитный или базальтовый щебень, горный и речной пески с различными модулями крупности. Максимальный размер щебня, как правило, составлял одну четвертую часть наименьшего размера стороны образца. Преимущественно использовали промытые заполнители.

Минимальный расход щебня на 1 м* бетона [103] составлял 825 кг, максимальный [87] — 1660 кг. Расход песка также колебался в значительных пределах: от 300 кг при изготовлении образцов в опытах [67] до 640 кг в опытах [87].

Расход цемента достигал 300 кг в опытах [87] и 835 кг в опытах [103]. При изготовлении образцов из песчаного раствора методом силового проката расход цемента достигал 850 кг. Таким способом в производственных условиях по предложению Мосметростроя были изготовлены блоки обделки метро. Блоки распиливали на призмы размером 15 X 15x60 см и кубики 15 X 15 X 15 еж и испытывали в возрасте 60 суток. Прочность такого бетона достигала в среднем 700 кг/см².

Бетонные смеси имели низкие В1Ц, величина которых колебалась от 0,23 в опытах до 0,42 в опытах; при этом жесткость бетонных смесей в различных опытах принималась от 30 до 240 сек по техническому вискозиметру. Для увеличения пластичности советские исследователи применяли добавку 0,2% ССБ от веса цемента.

Г. Н. Писанко, Е. Н. Щербаков и А. И. Рожков в опытах с песчаным бетоном подтвердили зависимость Rnp от R, которая с достаточной степенью точности совпадает с общей зависимостью для высокопрочных бетонов (см. рис. 22). Для бетона, приготовленного иным методом укладки бетонной смеси (вибровакуумштампование, силовой прокат и т. д.), общая зависимость Rnv от R сохраняется. Это подтверждается результатами испытания образцов-призм размерами 15x15x60 см и образцов-кубов размерами 15Х X 15x15 см, выпиленных из тоннельной обделки метро. Образцы были изготовлены в производственных условиях и испытаны в возрасте 30 суток. Прочность такого бетона достигала 950 кг/см².

На основании данных статистической обработки построена корреляционная зависимость (см. рис. 22), которая описывается уравнением

Япр= 0,783Я. (III. 1)

Коэффициент корреляции г = 0,956 достаточно высокий, что дает основание считать эту зависимость устойчивой.

На зависимость Rup = f(R) в значительной степени оказывает влияние трение, возникающее на поверхности соприкасания образца с плитами пресса, и жесткость плит. Основные же факторы, влияющие на прочность бетона, такие как состав бетонной смеси, качество составляющих и способы приготовления и укладки бетонной смеси для идентично изготовленных образцов (кубов и призм), мало сказываются на этой зависимости.