1 Определение предела прочности бетона при сжатии

Перед испытанием образцы подвергают визуальному осмотру, устанавливая наличие дефектов в виде сколов ребер, раковин и инородных включений. Образцы, имеющие трещины, сколы ребер глубиной более 10 мм, раковины диаметром более 10 мм и глубиной более 5 мм, а также следы расслоения и недоуплотнения бетонной смеси, испытанию нe подлежат. Наплывы бетона на ребрах опорных граней образцов должны быть удалены рашпилем.

Опорные грани образцов выбирают так, чтобы сжимающая нагрузка при испытании была направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси в формы.

Линейные размеры образцов замеряют с погрешностью 1 %. Массу образцов определяют взвешиванием с погрешностью 0,1 %. Плотность бетона вычисляют с погрешностью 1 кг/м². Результаты обмера, взвешивания и подсчетов площадей, объемов и плотности каждое звено вносит в журнал.

Все образцы одной серии должны быть испытаны в расчетном возрасте в течение 1 ч. Шкалу силоизмерительного пресса выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть в интервале 20...80 % от максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой. Испытание образцов производят непрерывно со скоростью нагружения, обеспечивающей повышение расчетного напряжения в образце до полного разрушения в пределах 0,2...1,0 МПa/c.

Время нагружения одного образца должно быть не менее 30 секунд.

Предел прочности при сжатии вычисляют с погрешностью 0,1 MПa с учетом масштабного коэффициента для приведения прочности бетона в образце к прочности бетона в базовых (марочных) образцах по формуле

R _м = α ^. R _куб , (42)

где R _м – прочность марочных образцов, МПа; α – масштабный коэффициент (таблица 50); R _куб – кубиковая прочность бетона, МПа.

Таблица 50 – Масштабные коэффициенты для перевода кубиковой прочности к марочной прочности бетона

Форма и размер образца, мм		Масштабный коэффициент при определении R сж
Куб (ребро)	70	0,85
	100	0,95
	150	1,00
	200	1,05
	300	1,10

2 Нахождение оптимального в/ц

По полученным значениям пределов прочности бетона при сжатии строится график зависимости прочности от В/Ц отношения и интерполяцией определяется В/Ц, обеспечивающее получение бетона проектной марки (класса).

Допускается определение оптимального В/Ц производить методом экстраполяции.

После определения оптимального В/Ц записать откорректированный состав бетона, обеспечивающий запроектированную марку по показателю прочности.

Контрольные вопросы

1 От чего зависит размер контрольных образцов бетона при определении предела прочности при сжатии?

1 От жесткости бетонной смеси

2 От удобоукладываемости бетонной смеси

3 От размеров бетонируемой конструкции

4 От наибольшей крупности заполнителя

2 Каковы условия твердения бетона при определении его марки?

1 28 суток хранения в воде при температуре 18...22 C.

2 Сутки хранения на воздухе под влажной тканью и 27 суток хранения в воде при температуре 17...23 ºC.

3 28 суток хранения на воздухе при температуре 18...22 C и относительной влажности не менее 60 %.

4 28 суток хранения на воздухе при температуре 18...22 C и относительной влажности не менее 95 %.

3 Почему при определении прочности бетона разрушающая нагрузка должна быть направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси?

1Так как не нужно выравнивать поверхности образцов.

2 Направление нагрузки не связано с направлением укладки бетонной смеси.

3 Так как требуется определить максимальную прочность бетона.

4 Так как требуется определить минимальную прочность бетона.

4 Как определяется марочная прочность бетона?

1 Испытанием на прессе трех образцов марочной формы и размеров после 28 суток твердения в воде при температуре 20 C.

2 Испытанием трех образцов марочной формы и размеров на прессе через 28 суток твердения при температуре 18...22 C и относительной влажности воздуха не ниже 95 %.

3 Испытанием на прессе трех образцов-балочек 4х4х16 см на изгиб и сжатие через 28 суток твердения в воде при температуре 18…22 C.

4 Испытанием на прессе трех образцов-кубиков через 2 часа воздушного твердения.

5 Может ли прочность бетона быть больше марочной?

1 Может при благоприятных условиях твердения (положительная температура и высокая относительная влажность воздуха) и большей длительности твердения бетона.

2 Может только для бетона после тепловлажностной обработки с последующим твердением при температуре не менее 20 C и высокой влажности воздуха.

3 Не может.

4 Может только для бетонов, подвергаемых тепловлажностной обработке.

6 Для чего нужно определять оптимальное В/Ц при корректировке состава бетона по прочности?

1 Для обеспечения удобоукладываемости бетонной смеси.

2 Для обеспечения марочной прочности бетона при минимальном расходе цемента и повышения однородности бетона по прочности и плотности.

3 Для достижения максимальной прочности бетона.

4 Для получения бетонов повышенной плотности и долговечности.

7 Какой масштабный коэффициент применяют для определения марки тяжелого бетона при испытании образцов-кубов 15 х 15 см?

1 0,85. 2 0,95. 3 1,00. 4 1,05.

8 Как влияет изменение В/Ц на прочность бетона при прочих равных условиях?

1 Прямо пропорционально.

2 Обратно пропорционально.

3 Существует оптимальное значение В/Ц.

4 В/Ц не влияет на прочность бетона.

9 Если бетон после формования высушить, наберет ли он марочную прочность?

1 Прочность будет выше марочной, так как часть воды испарится и понизится В/Ц.

2 Марочная прочность будет достигнута, так как наряду со снижением В/Ц повысится его плотность.

3 Прочность бетона будет достигнута на момент высушивания.

4 Прочность бетона будет ниже марочной, так как уменьшится степень гидратации цемента и повысится пористость бетона.

Лабораторная работа № 14

ПОЛИМЕРБЕТОН

Общие сведения

Полимербетоны – бетоны, в которые вводится заметное количество полимеров, создающих в структуре полимерную фазу, влияющую на строение и свойства композита.

Они делятся на следующие виды:

– полимерные бетоны изготавливаются только на полимерном вяжущем;

– бетонополимеры получают пропиткой полимером готового железобетонного изделия;

– цементно-полимерные бетоны, в которых основным вяжущим является цемент, а полимер в количестве от 1 до 5 % дополняет структуру;

– бетоны, содержащие полимерные материалы – заполнители, фибру, микронаполнители.

Полимербетоны обязательно включают полимерное связующее (5…10 %) – эпоксидные, фурановые, полиэфирные и др. смолы, неорганические заполнители с плотной упаковкой – песок, щебень (90…95 %), а также тонкомолотые наполнители (1…5 %) – кварцевая, карбонатная и диабазовая мука, и пластификаторы (1…5 %).

Большинство смол отверждаются при введении катализаторов. Для эпоксидных смол ЭД-16, ЭД-22, ЭД-20 это ПЭПА (10…15 %), для фурановых это сульфокислоты ФА (20…30 %), для полиэфирных ПН-1, ПН-3, и полиэфиракрилатных МГФ-9, ТМГФ-11 это перекись бензоила, циклогексанон и др.

С повышением температуры скорость отверждения возрастает. Для повышения деформативных свойств в состав смолы вводят добавки пластификаторы – для ЭД ДБФ 15…20 %. Расход смол равен объему пустот в микронаполнителе +10…20 % для обеспечения требуемой подвижности.

Приготовление полимербетонных смесей производят при нормальной температуре в скоростных смесителях, смесь затем быстро укладывается в качественно смазанную форму и виброуплотняется. После тепловой обработке или выдержки при нормальной температуре полимербетон набирает свойства.

Для полимербетонов характерны высокие механические свойства, прочность при сжатии до 100 МПа, при растяжении до 12 МПа, высокая химическая стойкость, водонепроницаемость, низкая истираемость и т.д. Однако стоимость полимерных бетонов в 4…17 раз выше, чем обычного бетона.

Цементно-полимерные бетоны содержат в качестве основного вяжущего цемент с добавлением 1…5 % от массы цемента полимеров в виде эмульсий или водорастворимых смол. При этом происходит рост прочности на 20…30 %, водонепроницаемости на 3…4 марки, морозостойкости, деформативности и т.д. в сравнении с исходным цементным бетоном. В качестве эмульсий могут применяться латексы СКС и др., ПВА, акрилаты в комплексе со стабилизаторами и инициаторами твердения. В качестве водорастворимых смол используют ДЭГ-1, ТЭГ-17, С-89, фуриловый спирт и др. в комплексе с отвердителем.

Такие бетоны обладают самой низкой стоимостью из всех видов полимербетонов за счет небольшого содержания полимеров, и повышенной эффективностью.

Бетонополимеры получают путем сушки, вакуумирования и пропитки мономерами с их последующей полимеризацией. За счет заполнения пор бетона изменяются свойства его структуры. Повышается коррозионная стойкость, повышается прочность до 200 МПа (в 2…10 раз) и т.д. Полимер, отвержденный в порах бетона работает как дисперсная арматура при условии хорошего сцепления с цементной матрицей.

Для пропитки могут использоваться различные материалы с оптимальной вязкостью. При высокой вязкости не пропитываются мелкие поры, при низкой – мономер не удерживается в крупных порах. При необходимости закрыть доступ воды и газов в тело бетона, он пропитывается органическими жидкостями типа петролатума, битума. Последующая обработка не требуется, а глубина пропитки составляет 1…3 см. Для изменения структуры и свойств используют жидкие мономеры – метилметакрилат, стирол, эпоксидные полимеры и др с последующим отверждением под действием высоких температур (70…120 ^оС) или инициаторов твердения. Глубина пропитки достигает 10…20 см, для полной пропитки требуется мономера 2…5 % от массы бетона. Иногда применяют пропитку бетона мономерным газом (стирольный), который при последующей обработке также полимеризуется в порах.

Полимербетоны подразделяются на 3 вида:

– полимерные бетоны, в которых связующим является полимер;

– цементно-полимерные бетоны, в которых полимер играет роль дополнительного связующего, а основным вяжущим является портландцемент;

– бетонополимеры, технология для которых подразумевает пропитку открытой пористости рядового бетона полимерами.

Цель работы:

– изучить принципы получения и свойства полимерных и цементно-полимерных бетонов;

– определить влияние дозировки водорастворимого полимера на свойства цементно-полимерных растворных смесей и растворов;

– определить влияние соотношения «связующее-наполнитель» на свойства полимербетона на эпоксидном связующем.

Порядок выполнения работы

1 Оценка свойств цементно-полимерной смеси и изготовление образцов цементно-полимерного бетона

1 звено приготовляет цементно-песчаную смесь состава 1:2 в количестве 1500 г. Затем в нее вводится вода до консистенции соответствующей диметру расплыва на встряхивающем столике 170±5 мм согласно методике определения водопотребности песка (работа № 9). Из полученной смеси методом виброуплотнения формуются образцы-балочки 4х4х16 см (работа № 7).

2, 3 и 4 звено изготавливают смеси того же состава, но с добавлением 1; 1,5 и 2% от массы цемента водорастворимого полимера ДЭГ-1 с заранее введенным отвердителем ПЭПА (полиэтиленполиамин) (в количестве 10 % от массы смолы). Для всех смесей определяется диаметр расплыва на встряхивающем столике и формуются образцы-балочки 4х4х16 см.

Образцы с формами помещаются в камеру нормального твердения до набора распалубочной прочности.

По результатам выполнения 1 этапа необходимо построить зависимости расплыва конуса растворных смесей от дозировки водорастворимого полимера и сделать заключение о влиянии полимера на подвижность растворных смесей.