Кубиковая и призменная прочность бетона. Применение их значений при проектировании ЖБК

Из всех прочностных характеристик бетона наиболее просто определяется его прочность на сжатие путем испытания кубов. Поэтому за основную характеристику прочностных и деформативных свойств бетона принята его прочность при осевом сжатии.

Для оценки кубиковой прочности обычно применяют раздавливание на прессе изготовленных в тех же условиях, что и реальные конструкции, кубов размерами 150×150×150 мм, испытание которых происходит при температуре 20 ± 2 ºC через 28 дней твердения в нормальных условиях. Образцы изготовляют в соответствии с ГОСТ 10180-90.

Образцы для определения прочности на сжатие

Примечание: Допускается применять: кубы с ребром 70 мм; цилиндры диаметром 70 мм;кубы, изготовленные в неразъемных формах с технологическим уклоном.За базовый образец следует принимать образец с размером рабочего сечения 150×150 мм.

Прочность бетона одного и того же состава зависит от размера куба: если кубиковая прочность бетона для базового куба с ребром 150 мм равна R, то для куба с ребром 200 мм она уменьшается до 0,93·R, а для куба с ребром 100 мм увеличивается до 1,1·R.

Различное временное сопротивление сжатию образцов разных размеров объясняется масштабным фактором. Масштабный фактор учитывает влияние сил трения, возникающих между гранями образца и опорными плитами пресса, и неоднородность структуры бетона.

Вблизи опорных плит силы трения, направленные внутрь образца, создают эффект обоймы, следовательно, увеличивается прочность образцов при сжатии. Удерживающее влияние сил трения по мере удаления от торцов снижается, таким образом, бетонный куб при разрушении получает форму двух усеченных пирамид, обращенных друг к другу вершинами (рис. 2.4, а). При уменьшении сил трения посредством смазки характер разрушения меняется: вместо выкалывания с боков образца пирамид происходит раскалывание его по трещинам, параллельным направлению действия усилия (рис. 2.4, б). При этом временное сопротивление бетона сжатию уменьшается.

Рис. 2.4. Схема деформирования бетона при сжатии

а) – при наличии трения по опорным плоскостям; б) – при отсутствии трения; 1 – смазка

Бетонные кубы испытывают в соответствии с ГОСТ 10180-90. Перед испытанием образцы подвергают визуальному осмотру.На образцах выбирают и отмечают грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе нагружения. Опорные грани отформованных образцов-кубов, предназначенных для испытания на сжатие, выбирают так, чтобы сжимающая сила при испытании была направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси в формы.

Нагружение образцов при испытаниях на сжатие производят непрерывно со скоростью (0,6±0,4) МПа/с, обес­печивающей увеличение напряжения в образце до его полного разрушения. Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принима­ют за разрушающую нагрузку и записывают его в журнал испытаний.

Прочность бетона, МПа (или кгс/см²), следует вычислять с точностью до 0,1 МПа (1 кгс/см²) по формуле:

где – разрушающая нагрузка, Н (кгс); – площадь рабочего сечения образца, мм² (см²); – масштабный коэффициент для приведения прочности бетона к прочности бетона в образцах базовых размера и формы; – поправочный коэффициент для ячеистого бетона, учитываю­щий влажность образцов в момент испытания.

Кубиковая прочность бетона принимается равной средней по результатам не менее трех образцов. Разрушающее усилие фиксируется по силоизмерителю пресса с точностью, равной цене деления шкалы.

Призменная прочность

Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность .

Опыты на бетонных призмах со стороной основания а и высотой h показали, что призменная прочность меньше кубиковой и она уменьшается с увеличением отношения .

При призменная прочность становится почти стабильной и равной примерно . Как и для кубов, это явление объясняется различной степенью влияния сил трения по торцам образцов – чем больше размер образца и больше расстояние между его торцами, тем меньше влияние сил трения. Влияние гибкости бетонного образца становится ощутимым при .

Кривая, приведенная на рис иллюстрирует зависимость от поусредненным опытным данным.

Призменная прочность – это временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением сторон .

График зависимости призменной прочности

бетона от отношения размеров испытываемого образца

Образцы для определения призменной прочности

Примечание: Допускается применять призмы размером 70×70×280 мм

Образцы призм при испытании на сжатие помещают между двумя стальными плитами. Процесс испытания образцов призм аналогичен испытанию образцов кубов.При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 с.

Призменная прочность бетона определяется отношением разрушающей нагрузки к площади поперечного сечения призмы. Значения масштабных коэффициентов следует определять экспери­ментально по приложению 11 ГОСТ 10180-90.