О коэффициенте призменной прочности высокопрочных бетонов

О коэффициенте призменной прочности высокопрочных бетонов

А.М. Мкртчян, В.Н. Аксенов

В российской литературе [1] коэффициент призменной прочности, равный соотношению между призменной прочностью (Яь) и кубиковой (Я) для бетонов средней прочности рекомендуется определять по следующей формуле:

К/Я=

Зависимость (1) апробирована и подтверждена многочисленными экспериментами на бетонах средней прочности - классов до В40...В50. Возможность использования этой зависимости для высокопрочных бетонов классов В70...В120 не исследована [2, 3, 4].

В Еврокоде [4] для таких классов бетона приведен постоянный коэффициент равный 0,8. В работах О.Я. Берга [5] указывается, что зависимость Кь=/(Ю носит линейный характер. Для тяжелых бетонов, включая высокопрочные, соотношение Яь/Я рекомендуется принимать постоянным, равным

0,783.

С целью изучения свойств высокопрочных бетонов, включая соотношение кубиковой и призменной прочности, был поставлен ряд экспериментов по изучению работы бетонных кубов и призм на центральное сжатие под действием кратковременной нагрузки [6, 7]. Эксперименты проводились в соответствии с требованиями ГОСТ [8, 9] в гидравлическом 250-тонном прессе.

Испытывались стандартные бетонные кубы с размерами грани 150 мм и призмы 150х150х600 мм. Были исследованы бетоны классов В70, В80, В90, В100, В110, изготовленные на материалах Республики Армения. В качестве крупного заполнителя применялся базальтовый щебень фракции 5-20 мм, мелкий заполнитель - кварцевый песок с модулем крупности 3,1. Заполнители применялись промытые и высушенные.

Для приготовления высокопрочного бетона использовался бездобавоч-ный портландцемент марки М500. Производитель - ЗАО “Мика-Цемент” (Mika-Cement, The Armenian Republic). Для обеспечения подвижности смеси при водоцементном отношении В/Ц=(0,2...0,25) в смесь вводился суперпластификатор Mapefluid N200 производства компании Mapei S.p.A., Italy [10] в количестве от 0,5 до 1,0 % от массы цемента.

Средние экспериментальные значения прочности кубов и призм для исследуемых бетонов приведены в таблице № 1. В ней данные опытов дополнены вычисленными значениями коэффициента призменной прочности и их сопоставлением с экспериментом. На рис. 1 в графическом виде показана экспериментальная зависимость призменной прочности от кубиковой, Rb=f(R) для полученных высокопрочных бетонов.

Полученные экспериментальные значения коэффициента призменной прочности 0,769.0,788 (таблица №1) достаточно хорошо согласуются с предложенным О.Я. Бергом значением 0,783, независящим от прочности бетона. Максимальная разница составляет 1,8 % для бетона В96. Однако в эксперименте выявлена явная тенденция к снижению исследуемого коэффициента с ростом прочности бетона, поэтому принятие постоянного значения коэффициента призменной прочности для бетонов различных классов проведенными экспериментами не подтверждено.

Таблица № 1

Соотношение призменной и кубковой прочности бетонов

Класс бетона Кубиковая, R, и призменная, Rb, прочность бетона, МПа Отношение Rb/R Среднее отклонение экспериментальных данных от:

вычисленных по

R (15x15x15) Rb (15x15x60) экс- пери- ри- мент п° (1) абсо- лютное относи- тельное, % абсо- лютное относи- тельное, %

B62 63,5 50,1 0,788 0,691 0,097 14,1 -0,0004 -0,001

B70 71,4 56,1 0,786 0,681 0,105 15,5 0,0005 0,001

B81 84,7 66,2 0,782 0,664 0,118 17,7 0,0013 0,002

B89 93,2 72,4 0,777 0,654 0,123 18,9 -0,0006 -0,001

В96 97,6 75,1 0,769 0,648 0,121 18,7 -0,0070 -0,009

В107 108,4 83,7 0,772 0,634 0,138 21,7 -0,0001 0,000

Анализируя данные таблицы №1 можно увидеть, что экспериментальные значения коэффициента призменной прочности не соответствуют значениям, полученным по формуле (1). Отклонение экспериментальных значений от полученных по формуле (1) составляет от 14 до 22%, причём отклонение увеличивается с ростом класса бетона. Из этого следует, что зависимость (1) не отражает особенностей высокопрочных бетонов и необходима ее корректировка.

85-

80-

£75-

а.

о 70-

О

X

т

0

с 65-

к

Л!

Е

1 гг,

V 60£

£

= 55-

50-

45-

—*— 1о эксперименту

-

. . . . . . . . . . . ••

-гГ*

г -•

-А -

-

л

>1

--

-1

-•И

*

-

•

-

60

70

100

80 90

Кубиковая прочность, Я

Рис. 1.- Зависимость призменной прочности от кубиковой

110

Учитывая полученную экспериментальную зависимость коэффициента призменной прочности от кубиковой прочности, предлагается следующий откорректированный вид зависимости Кь=/(Я), обеспечивающий совпадение с экспериментальными данными более чем на 99% (см. таблицу №1):

Яь =

где ф=1,123+0,00115(Я-60); Я>60 МПа.

На рис. 2 представлен график зависимости коэффициента призменной

прочности от кубиковой прочности, Кь/К=/(Я), на основе данных эксперимента, полученный из формул (1), (2), принятый в еврокоде и по предложению О.Я. Берга.

0,85-

0,8

0,6 -|----1-----1-----1----1-----1-----1-----1----1-----1-----1-----1----1-----1-----1-----1----1-----1-----1----1-----1-----1-----1----1-----1-----1

60 70 80 90 100 110

Прочность образца R, МПа

Рис. 2.- Зависимость коэффициента призменной прочности от прочности образца: 1 - по данным эксперимента; 2 - по стандартной формуле (1); 3 -по предложенной формуле (2) 4 - по предложению О.Я. Берга; 5 - по еврокоду [4].

Как видно из рис.2, предложенная формула (2), даёт очень близкий результат с экспериментальными данными. Она учитывает снижение коэффициента призменной прочности с повышением класса бетона. Таким образом, зависимость призменной прочности высокопрочных бетонов классов В70.. .В110 от кубиковой рекомендуется определять по формуле (2).

Литература:

1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции [Текст].- Введ. 1986-01-01. -М.: Госстрой СССР, 1985. - 80 с.

2. Несветаев, Г.В. Бетоны: учебное пособие [Текст] / Г.В. Несветаев. -Ростов н/Д: Феникс, 2011. - 381 с.

3. El-mahadi, A. Rheological Properties, Loss of Workability and Strength Development of High-Strength Concrete [Текст] / El-mahadi Ahmed.- London: MSc. University of London, 2002. - 144 р.

4. EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1: General rules and rules for buildings [Текст]. - Brussels: European Committee for Standardization, 2001. - 52 р.

5. Берг, О.Я. Высокопрочный бетон [Текст] / О.Я. Берг, Е.Н. Щербаков, Г.Н. Писанко.- М.: Стройиздат, 1971. - 207 с.

6. Кургин, К.В., Маилян Д.Р. О необходимости трансформации базовой

аналитической зависимости "сть-8ь" бетона. [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2011, №4. - Режим доступа:

http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/712 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

7. Маилян, Д.Р., Несветаев, Г.В. Зависимость относительной несущей способности колонн от относительного эксцентриситета. [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4 (часть 2). - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1334 (доступ свободный) -Загл. с экрана. - Яз. рус.

8. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам [Текст].- Введ. 1991-01-01.-М.: ФГУП «Стандартин-форм», 2006. -30 с.

9. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона [Текст].- Введ. 1982-01-

01.-М.: ФГУП «Стандартинформ», 2005. -12 с.

10. Mapei Mapefluid N200. - Mapei S.p.A., Italy: [Электронный ресурс]. [2013]. URL: http://www.mapei.com/public/C0M/products/704_GB.pdf

11. Metin Husem, Selim Pul. Investigation of stress-strain models for confined high strength concrete // “Sadhana” Vol. 32, Part 3, June 2007, pp. 243-252. India.

12. Тер-Петросян П.А. Материаловедение для строителей (руководство) / П.А.Тер-Петросян, А.М. Асирян, Э.А. Мовсисян, Г.В. Ованнисян, Д.Н. Ованнисян, Э.Р. Саакян, В.В. Петросян. Ереван: Наири, 2005. 616 с.