18. Прочность сцепления бетона со сталью и факторы, ее определяющие.

18. Сцепление между бетоном и арматурой

Поскольку бетон во многих случаях применяют со стальной арматурой, то значительный интерес представляет прочность сцепления между этими двумя материалами. Сцепление возникает главным образом в результате трения и сцепления между бетоном и сталью, а также под действием усадки бетона.

Совместная работа бетона и стали против внешних механических воздействий возможна потому, что бетон плотно охватывает даже гладкие стальные стержни и сцепление бетона со сталью составляет примерно 0,12-0,22 от величины предела прочности при сжатии бетона. Сцепление, однако, зависит не только от свойств бетона, но также от механических свойств стали и ее положения в бетоне. Рассмотрение влияния этих факторов на сцепление выходит за рамки данной книги.

В основном сцепление зависит от прочности бетона, сила сцепления примерно пропорциональна прочности бетона при сжатии и составляет около 210 кгс/см2.

Правила Американского института бетона 318—56 предусматривают расчет силы сцепления в зависимости от прочности бетона на сжатие вплоть до прочности 45 кгс/см2, в бетонах более высокой прочности увеличение силы сцепления не учитывается.

19. Классы. Нормативная и расчетная прочность

2. Классы, нормативная и расчетная прочность.

При проектировании конструкции прочность бетона на сжатие характеризуется классами. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Бетоны подразделяются на классы: В1; 1,5; 2; 2,5; 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15;20; 25, 30, 35. 40, 50, 55, 60.

На производстве контролируют ср. плотность или м арку бетона. М/ду классом и его ср. плотностью имеется зав-сть В=R(1-tv)

В – класс бетона про прочности, МПа. R - ср. плотность, МПа. t – коэф-т, хар-щий принятую при проектрировании обеспеченность класса бетона. V - коэф-т вариации прочности. Для перехода от класса бетона к ср. прочности бетона, контролируемой на производстве образцов 15*15*15 см (при нормативнов коэффициенте вариации 13,5 % и t=0.95) следует применять формулу Rср= В/ 0.778.

Классы и марки бетона. В зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются:

класс бетона по прочности на осевое сжатие В; указывается в проекте во всех случаях; класс бетона по прочности на осевое растяжение назначается в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве;

марка бетона по морозостойкости должна назначаться для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания (открытые конструкции, ограждающие конструкции и т. п.);

марка по водонепроницаемости W; назначается для конструкций, к которым предъявляют требования непроницаемости (резервуары, напорные трубы и т. п.); марка по плотности D; назначается для конструкций, к которым кроме требований прочности предъявляются требования теплоизоляции, и контролируется на производстве.

Заданные класс и марку бетона получают соответствующим подбором состава бетонной смеси с последующим испытанием контрольных образцов. Высокое сопротивление бетона сжатию — наиболее ценное его свойство, широко используемое в железобетонных конструкциях. По этим соображениям основная характеристика — класс бетона по прочности на сжатие указывается во всех случаях.

Классом бетона по прочности на осевое сжатие В (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 15 см, испытанных через 28 дней хранения при температуре 20±2°С по ГОСТу с учетом статистической изменчивости прочности. Сроки твердения бетона устанавливают так, чтобы требуемая прочность бетона была достигнута к моменту загружения конструкции проектной нагрузкой. Для монолитных конструкций на обычном портландцементе этот срок, как правило, принимается равным 28 дням. Для элементов сборных конструкций заводского изготовления отпускная прочность бетона может быть ниже его класса; она устанавливается по стандартам и техническим условиям в зависимости от условий транспортирования, монтажа, сроков загружения конструкции и др. Классы бетона по прочности на сжатие для железобетонных конструкций нормами устанавливаются следующие: для тяжелых бетонов В7,5; В10; В12,5; В15; В20; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60; для мелкозернистых бетонов вида А на песке с модулями крупности 2,1 и более — в том же диапазоне до В40 включительно; вида Б с модулем крупности менее 1 — в том же диапазоне до ВЗО включительно; вида В, подвергнутого автоклавной обработке — в том же диапазоне до В60 включительно; для легких бетонов — в том же диапазоне до В40 включительно.

Классы бетона по прочности на осевое растяжение ВД8; В 1,2; В 1,6; В2; В2.4; В2,8; В,3,2 характеризуют прочность бетона на осевое растяжение (МПа) по ГОСТу с учетом статистической изменчивости прочности.

Марки бетона по морозостойкости от F25 до F500 характеризуют число выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии.

Расчетные марки бетона по прочности па сжатие и по прочности на растяжение являются характеристиками прочности бетона, назначаемыми при проектировании.

Соответствие фактической прочности бетона его проектной марке должно устанавливаться испытанием кубов бетона; при оценке результатов испытаний следует учитывать не только средние пределы прочности бетона, но и его коэффициенты изменчивости.

Нормативная кубиковая прочность бетона при сжатии Rн назначается с учетом изменчивости прочности бетона и принимается равной где cу - нормативное значение коэффициента изменчивости, равное для тяжелого бетона и бетона на легких заполнителях =0,135, а для автоклавного ячеистого цементного бетона =0,18. Нормативная призменная прочность бетона определяется по формулам:

для тяжелых бетонов и бетонов на пористых заполнителях:

для ячеистых бетонов

Расчетное сопротивление бетона определяется делением его нормативной призменной прочности на коэффициенты безопасности. Коэффициенты безопасности при сжатии Кб.с при расчете по 1-й группе предельных состояний принимаются равными для тяжелых бетонов и бетонов на пористых заполнителях Кб.с=1,20, а для ячеистых автоклавных цементных бетонов Кб.с=1,50.