Модуль упругости бетона в15: Модуль упругости бетона: В15, В20, В25, В30
влияющие факторы и методы определения
Для характеристики эксплуатационных и физико-механических свойств материалов используются различные показатели. Широкое распространение получил модуль упругости бетона, характеризующий способность упруго деформироваться в результате воздействия внешней силы и давления. Чтобы разобраться в свойствах готового бетонного раствора, стоит узнать, что это такое, от чего зависит и каким образом определяется.
Читайте в статье
- 1 Понятие модуля упругости бетона и единицы измерения
- 2 Факторы, влияющие на модуль упругости бетона
- 2.1 Качество и объёмное содержание заполнителей
- 2.2 Класс бетона
- 2.3 Температура воздуха и влажность среды
- 2.4 Время воздействия нагрузки и условия твердения смеси
- 2.5 Возраст бетона и армирование конструкции
- 3 Модуль упругости бетона (Еб): способы определения значения
- 3.1 Механическое испытание
- 3.1.1 Материалы и инструменты
- 3.
1.2 Схема испытания образцов
- 3.2 Неразрушающий ультразвуковой способ
- 3.1 Механическое испытание
1.2 Схема испытания образцовПонятие модуля упругости бетона и единицы измерения
В процессе эксплуатации твёрдые тела подвергаются нагружению и начинают деформироваться. Сначала протекающие деформационные изменения являются обратимыми, а их величина от прикладываемого усилия является линейной. Как только нагрузка снимается, изделие полностью восстанавливает первоначальную форму. Для описания протекающих процессов используется закон Гука, согласно которому в качестве коэффициента пропорциональности между абсолютным сжатием либо удлинением и прикладываемым усилием используется модуль упругости.
ФОТО: portbeton.ruМодуль упругости зависит от марки бетона ФОТО: konspekta.netМодуль выступает в качестве коэффициента пропорциональностиОпределение данного показателя звучит следующим образом: модуль упругости – коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и соответствующей ему относительной продольной деформацией.
Измеряется в кгс/см² (Н/м², Па). Называют модулем Юнга.
Как только нагрузка превысит определённый уровень, начинается фаза необратимых изменений. Деформативность становится неупругой. Сдвиг увеличивается без дальнейшего приложения нагрузки. В зоне ползучести внутренние связи начинают разрушаться, и бетонная конструкция теряет прочность.
ФОТО: gidrocor.ruПри превышении определённого значения бетонная конструкция начинает разрушатьсяФакторы, влияющие на модуль упругости бетона
Значение модуля упругости может существенно отличаться. На него влияет множество факторов. Чтобы получить желаемый результат, стоит с ними познакомиться заранее.
ФОТО: static.tildacdn.comЗначение зависит от многих факторовКачество и объёмное содержание заполнителей
Бетон представляет собой смесь, состоящую из некоторого количества цемента и заполнителей. Качество и концентрация последних оказывают непосредственное влияние на значение модуля упругости. Если структура является неоднородной, вероятность возникновения сложного напряжённого состояния существенно возрастает.
Основная нагрузка приходится на жёсткие частицы. Зоны с пустотами и порами испытывают поперечное растяжение.
ФОТО: house-keys.ruСоотношение компонентов может отличатьсяВнимание! Введение в состав крупного заполнителя способствует увеличению упругих свойств железобетона.
Класс бетона
Класс бетона оказывает непосредственное влияние на модель упругости. Чем выше класс, тем большей прочностью на сжатие и плотностью будет обладать состав и будет лучше сопротивляться воздействующей нагрузке. Самое высокое значение – у бетона В60 – численно равно 39,5 МПа×10-3. Наименьшее значение у В10 и соответствует 19 МПа×10-3.
ФОТО: cemmix.ruКласс бетона – важный критерийТемпература воздуха и влажность среды
При повышении температуры деформация в бетоне увеличивается, а упругие свойства снижаются. Это способствует повышению внутренней энергии смеси, а также линейному расширению материала, траекторий движения молекул и увеличению пластичности.
ФОТО: static.tildacdn.comТемпература определяет скорость набора прочности и количество деформацийВнимание! Температурные колебания учитывают только, если их диапазон превышает 20 °С.
Влажность влияет на упругость материала. В расчётах используется коэффициент ползучести. Чем выше процентное содержание водяного пара, тем ниже будут пластические деформации.
ФОТО: wallpapertag.comУровень влажности бетона влияет на пластичностьВремя воздействия нагрузки и условия твердения смеси
Продолжительность действия нагрузки на бетонную конструкцию также влияет на модуль упругости. Если нагружение осуществляется, мгновенно деформация конструкции увеличивается пропорционально приложенным внешним силам. Длительное напряжение приводит к уменьшению величины модуля. Зависимость носит нелинейный характер. Пластическая и упругая деформация складываются.
ФОТО: static.tildacdn.comХарактер прикладываемой нагрузки может отличатьсяУсловия, в которых бетон набирает свою прочность, могут отличаться.
В естественных условиях значение всегда выше. Если материал обрабатывается в автоклавной установке либо осуществляется пропаривание в условия атмосферных давлений, значение несколько снизится. Причиной этого является образование большого числа пустот и пор благодаря неравномерному температурному расширению объёма, понижению качества гидратации зёрен цемента.
Возраст бетона и армирование конструкции
Для набора прочности свежезалитому бетону достаточно четырёх недель. По истечении указанного периода смесь будет обладать упругими свойствами и достаточной пластичностью. Максимальная твёрдость будет достигнута только через 200-250 дней. Именно в это время модуль упругости достигнет максимального значения, соответствующего марочной прочности.
ФОТО: cemmix.ruДля набора прочности требуется времяДля того чтобы монтируемая конструкция прослужила подольше, её обязательно армируют. В качестве армирующих элементов берётся сетка либо каркас, для изготовления которого использовалась арматура, относящаяся к классам АI, AIII, А500С, Ат800, древесина и композиты.
Все эти элементы в процессе эксплуатации воспринимают растягивающие и сжимающие нагрузки, воздействующие на бутон.
Благодаря армированию удается повысить упругость и прочностные характеристики конструкции. Уменьшается вероятность образования трещин деформационного и усадочного типа.
ФОТО: a-plus-enterprises.comАрмирование повышает упругостьМодуль упругости бетона (Еб): способы определения значения
Порядок определения Еб может несколько отличаться. Каждый способ имеет свои отличительные особенности. Стоит ознакомиться с нюансами каждого метода, чтобы не допустить ошибок в момент определения значения.
Механическое испытание
При проведении механических испытаний образец подвергается разрушению. Исследование производится с учётом требований ГОСТ 24452, устанавливающих требования к используемым образцам и порядку проведения исследований.
ФОТО: nilstroi.ruДля проведения испытания требуется специальное оборудованиеМатериалы и инструменты
Для проведения исследований используются образцы, имеющие форму круга либо квадрата.
Соотношение высоты и поперечного сечения принимают равным четырём. Образцы высверливаются, выбуриваются либо выпиливаются из готового изделия. До начала испытаний их держат под влажной тканью.
Для получения искомого значения образцы помещают на пресс, оснащённый специальными базами, позволяющими измерить деформацию. Приборы располагаются под разными углами к грани образца. Для фиксации индикаторов используются стальные рамки. В некоторых случаях индикаторы приклеиваются к опорным вставкам.
ФОТО: beton-house.comОбразец помещается под прессВнимание! Если конструкция работает в условиях повышенной влажности, требуется специальная подготовка по ГОСТ 24452-80.
Схема испытания образцов
Испытания выполняются в следующей последовательности:
- Образцы подготавливаются и с индикаторами помещаются под пресс, добиваясь совмещения осей образца и центра плиты. Назначают разрушающую нагрузку в т/м2. Величина зависит от марочной прочности бетона.
- Производят ступенчатое увеличение нагрузки с шагом 10 % от разрушающей и интервалом 4-5 минут.
- Доводят значение до 40-45 % от максимального. При отсутствии дополнительных требований приборы снимают, а дальнейшее нагружение выполняют с постоянной скоростью.
- Результаты для каждого образца обрабатывают, когда нагрузка составляет 30 % от разрушающей. Данные отображаются в журнале испытаний.
По проведенным исследованиям определяют начальный модуль упругости Еб. Нормативные значения для каждого класса содержатся в таблицах со строительными нормами и маркировке изделия. Для В15, В20, В25, В30, полученного в условиях естественного твердения, коэффициент равен 23, 27, 30, 32,5 МПа×10-3 соответственно, в условиях термической обработки – 25, 24,5, 27, 29.
ФОТО: studfile.netНагрузка повышается ступенчатоНеразрушающий ультразвуковой способ
Механический способ предполагает выемку образца из уже готовой конструкции. Это не всегда удобно и сопряжено с рядом трудностей.
Ультразвуковой способ позволяет обойтись без локального разрушения. В условиях повышенной влажности погрешность составляет 15 -75 % из-за более высокой скорости распространения ультразвуковых волн в водной среде. Существует метод, позволяющий найти значение при различной влажности материала. Испытания проводятся на образцах, имеющих различную водонасыщенность.
Для нахождения нормативных и расчётных значений используют корректирующие коэффициенты, учитывая соответствующие значения. Методика приведена в СП 63.13330.2012.
Делитесь в комментариях, какому методу определения модуля упругости бетона вы доверяете больше всего и каким приходилось пользоваться.
Watch this video on YouTube
в25, в30, в20, в15, таблица
Все растворы склонные к затвердеванию обладают определённой плотностью в застывшем состоянии, поэтому и существует такое понятие, как модуль упругости бетона, по которому и определяется его пригодность к тому или иному виду работ.
Помимо этого такие смеси классифицируются еще и по маркам, но марка может включать размеров плотности и имеет более общее понятие.
Именно об этом пойдёт речь ниже, а также вы сможете увидеть здесь демонстрацию тематического видео в этой статье.
Испытание на растяжение
Классификация
Виды и таблицы
Заливка плитного фундамента
- Все виды подобных растворов подразделяются на тяжёлые, мелкозернистые, лёгкие, поризованные, а также автоклавного твердения. Вызывает некоторое удивление, что чуть ли не все доморощенные строители об этом не имеют почти никаких знаний, хотя от этого в основном зависит качество возводимой конструкции.
- Сами по себе бетонные изделия являются достаточно твёрдыми материалами, но под воздействием механических нагрузок типа удара, сжатия растяжения и излома даже самый высокий модуль упругости железобетона не может быть вполне достаточным, как абсолютная единица. В связи с этим классификация прочности различается на два основных показателя — сжатие и растяжение, от которых зависит переносимость других нагрузок или упругость.
| Наименование бетона | Модуль упругости начальный. Сжатие и растяжение E | ||||||||||||||||||
| B1 | B1,5 | B2 | B2,5 | B3,5 | B5 | B7,5 | B10 | B12,5 | В15 | В20 | В25 | В30 | B35 | B40 | B45 | B50 | B55 | B60 | |
| Тяжёлые | |||||||||||||||||||
| Естественный цикл затвердевания | — | — | — | 9,5 | 13 | 16 | 18 | 21 | 23 | 27 | 30 | 32,5 | 34,5 | 36 | 37,5 | 39 | 39,5 | 40 | |
| Тепловая обработка при атмосферном давлении | — | — | — | — | 8,5 | 11,5 | 14,5 | 16 | 19 | 20,5 | 24 | 27 | 29 | 31 | 32,5 | 34 | 35 | 35,5 | 36 |
| Автоклавная обработка | — | — | — | — | 7 | 10 | 12 | 13,5 | 16 | 17 | 20 | 22,5 | 24,5 | 26 | 27 | 28 | 29 | 29,5 | 30 |
| Мелкозернистые | |||||||||||||||||||
| А-группа (естественное отвердение) | — | — | — | — | 7 | 10 | 13,5 | 15,5 | 17,5 | 19,5 | 22 | 24 | 26 | 27,5 | 28,5 | — | — | — | — |
| Тепловая обработка при атмосферном давлении | — | — | — | — | 6,5 | 9 | 12,5 | 14 | 15,5 | 17 | 20 | 21,5 | 23 | 24 | 24,5 | — | — | — | — |
| Б-группа (естественное отвердение) | — | — | — | — | 6,5 | 9 | 12,5 | 14 | 15,5 | 17 | 20 | 21,5 | 23 | — | — | — | — | — | — |
| Теплообработка при автоклавном давлении | — | — | — | — | 5,5 | 8 | 11,5 | 13 | 14,5 | 15,5 | 17,5 | 19 | 20,5 | ||||||
| В-группа автоклавного отвердения | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 16,5 | 18 | 19,5 | 21 | 21 | 22 | 23 | 24 | 24,5 | 25 |
| Лёгкие и горизонтальные — средняя плотность D | |||||||||||||||||||
| 800 | — | — | — | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 1000 | — | — | — | 5 | 5,5 | 6,3 | 7,2 | 8 | 8,4 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 1200 | — | — | — | 6,7 | 7,6 | 8,7 | 9,5 | 10 | 10,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| 1400 | — | — | — | 7 | 7,8 | 8,8 | 10 | 11 | 11,7 | 12,5 | 13,5 | 14,5 | 15,5 | — | — | — | — | — | — |
| 1600 | — | — | — | — | 9 | 10 | 11,5 | 12,5 | 13,2 | 14 | 15,5 | 16,5 | 17,5 | 18 | — | — | — | — | — |
| 1800 | — | — | — | — | 11,2 | 13 | 14 | 14,7 | 15,5 | 17 | 18,5 | 19,5 | 20,5 | 21 | — | — | — | — | |
| 2000 | — | — | — | — | — | — | 14,5 | 16 | 17 | 18 | 19,5 | 21 | 22 | 23 | 23,5 | — | — | — | — |
| Ячеистые, автоклавное твердение, плотность D | |||||||||||||||||||
| 500 | 1,1 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| 600 | 1,4 | 1,7 | 1,8 | 2,1 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 700 | — | 1,9 | 2,2 | 2,5 | 2,9 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 800 | — | — | 2,9 | 3,4 | 4 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| 900 | — | — | — | — | 3,8 | 4,5 | 5,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 1000 | — | — | — | — | — | 6 | 7 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 1100 | — | — | — | — | 6,8 | 7,9 | 8,3 | 8,6 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| 1200 | — | — | — | — | — | — | 8,4 | 8,8 | 9,3 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
Таблица модулей упругости бетона с учётом СНИП 2.
03.01-84
Примечание. Не забывайте о том, что при нагрузке конструкции не подвергаются необратимым процессам, вызывающим критические разрушения — их свойства не изменяются. Это следует учитывать при сооружении арок или перекрытий.
Рекомендация. При монтаже тех или иных конструкций всегда следует обращать внимание на таблицы, как того требует инструкция.
Модуль упругости — от чего он зависит
Бетонные арки. Фото
В первую очередь, упругость зависит от характеристик наполнителя, к тому же, если отобразить такое влияние на графической схеме, то мы увидим прямолинейное возрастание. Получается, что чем выше значение модуля, тем больше упругость раствора, где самые высокие показатели у тяжёлых бетонов, так как там используются очень плотные наполнители — щебень и гравий. Повышение таких характеристик связано с будущей возможностью нагрузки на ту или иную конструкцию, а также от того, с какой периодичностью будет осуществляться это воздействие (узнайте здесь, как производится крепление лаг к бетонному полу).
Также, на упругость влияет время заливки конструкции или её возраст, но показатели меняются в зависимости от первоначального модуля. Но в среднем можно сказать, что бетон постоянно набирает крепость примерно в течение 50 лет! Примечательно, что все эти показатели не изменяются под воздействием температуры до 230⁰C, следовательно, вред бетону может быть нанесён только очень сильным пожаром.
Автоклавная обработка
Влияет на показатели процесс затвердевания раствора, который может происходить при термической обработке открытым способом, через автоклав или естественным образом. Для определения продолжительности возможной нагрузки вы берёте начальный модуль (из таблицы) и умножаете его на коэффициент, который равен 0,85.для лёгких, мелкозернистых и тяжёлых бетонов и 0,7 для поризованных.
Приготовление бетона своими руками при строительстве дома
В строительстве домов в частном порядке используется достаточно узкий спектр классности растворов, который в основном от В7,5 до В30, куда включаются такие марки, как М100, М150, М200, М250, М300, М350 и М400.
Но этого диапазона вполне достаточно для малоэтажного строительства, даже если там используются плитные фундаменты и возводятся декоративные арки. Как правило, такие растворы делаются в бетономешалке или даже в большом корыте, но зато их цена от этого значительно уменьшается (читайте также статью «Облицовка газобетона: способы и их особенности»).
Примечание. Каким бы ни был модуль упругости, в любом случае сталь будет крепче, нежели бетон, поэтому, наличие армирующего каркаса значительно увеличивает такие показатели. Плотность армирования и сечение прута определяется по ГОСТ 24452-80.
Заключение
В заключение следует сказать, что резка железобетона алмазными кругами или алмазное бурение отверстий в бетоне напрямую зависят от его модуля упругости, так как от этого возрастает или падает сопротивляемость материала. Всё дело в том, что победитовые накладки на сверле или буре не справятся с гравием или даже со щебнем крупной фракции, поэтому в этих случаях целесообразнее использовать инструмент с алмазным напылением (узнайте также как сделать крепеж для газобетона).