Расчет бетон: Калькулятор расчета бетона ǀ Технобетон48

Методы измерения зрелости бетона | Giatec Scientific

Зрелость — это концепция, существующая с 1950-х годов. С тех пор были предложены различные уравнения для измерения зрелости бетона. В этой главе обсуждаются три различных метода, которые можно использовать для измерения зрелости бетона: температурно-временной фактор, эквивалентный возраст и взвешенная зрелость. Все методы зрелости в первую очередь зависят от температурной истории бетона, но для прогнозирования прочности на месте также требуются дополнительные параметры, связанные со свойствами бетона.

Фактор температуры и времени

Метод фактора температуры и времени (TTF), также известный как функция зрелости медсестры-Сол, был первым методом зрелости, разработанным в начале 1950-х годов благодаря работе Нерс [40], Макинтош [36] и Саул[42]. Целью их работы было понять влияние ускоренного отверждения и влияние различных температур отверждения на развитие прочности бетона. Этот метод был стандартизирован в 1987 году ASTM C1074. Сегодня функция медсестры-Сол является наиболее часто используемым методом зрелости в Северной Америке из-за его простоты.

Этот подход учитывает, что значение зрелости линейно зависит от температуры и может быть просто представлено площадью под температурной кривой, как графически показано на Рисунке 4-1. В этом подходе площадь под температурной кривой принимается как разница между средней зарегистрированной температурой и исходной температурой (T). Базовая температура определяется как температура, при которой прекращается гидратация цемента, другими словами, температура, при которой бетон перестает набирать прочность. Уравнение медсестры-Сол математически представляется следующим образом:

Большинство переменных в уравнении. 4-1 можно легко получить без сложного анализа. «T» просто получается системой мониторинга зрелости в заданное время. «?t» — это значение по умолчанию, определяемое частотой измерений, проводимых измерителем зрелости, и обычно определяется как 1 час 30 минут или меньше. Единственная неизвестная переменная, которую необходимо рассчитать или оценить, — это исходная температура. Для большей точности «T» можно рассчитать с помощью лабораторных испытаний, как указано в ASTM C1074, но в большинстве случаев ее можно определить как 0ºC (32ºF), -5ºC (23ºF) или -10ºC (14ºF).

ASTM C1074 гласит: «для цемента типа I без добавок и диапазона отверждения от 0 до 40ºC рекомендуемая исходная температура составляет 0ºC». Первоначально исходная температура была определена как -10ºC. Однако исследования показали, что исходная температура для любого данного типа цемента находится в пределах от 0 до -10ºC. Принятие исходной температуры 0ºC в большинстве случаев часто считается консервативным подходом, поскольку предполагается, что увеличение прочности не происходит, если температура бетона падает ниже точки замерзания. Так как бетон не может потерять прочность по мере гидратации, любое заданное условие может вызвать (Ta – Td) ? 0 не приведет к увеличению прочности, M(t) = 0,

Рис. 4-1: Метод коэффициента температуры и времени

Летом, когда температура бетона выше, принятие любой исходной температуры от 0 до -10ºC для калибровки не обязательно окажет существенное влияние на результаты. Однако зимой, когда в некоторых регионах температура может легко упасть ниже точки замерзания, необходимо уделять больше внимания при определении фактической исходной температуры. Как правило, технические условия проекта требуют, чтобы температура бетона оставалась выше определенной температуры (> 5ºC) в течение определенного периода времени во время отверждения.

Пример

На Рисунке 4-2 и Рисунке 4-3 ниже показан пример расчета зрелости и прочности с использованием различных исходных температур (0ºC, -5ºC, -10ºC). Каждая калибровочная кривая зрелости была разработана с учетом различных исходных температур для расчета зрелости для одних и тех же данных прочности. Разница между этими тремя калибровками смеси показана на Рисунке 4-2, где можно заметить, что любая разница является просто сдвигом вправо, потому что степень зрелости, соответствующая каждой силе, увеличивается по мере снижения исходной температуры (больше площади под кривая температуры). Учитывая температурную кривую, которая падает ниже точки замерзания, можно наблюдать, как значения зрелости и прочности могут варьироваться для различных исходных температур (рис. 4-3).

4.1.1. Расчет исходной температуры

Как упоминалось выше, «Ta» для простоты можно определить как 0ºC (в промышленности также используются другие температуры: -5ºC и -10ºC). Тем не менее, можно определить исходную температуру, следуя шагам, предусмотренным в ASTM C1074 A1, которые кратко изложены ниже.

Процедура определения исходной температуры состоит из изготовления не менее 54 кубов раствора (ASTM C109), представляющих собой бетонную смесь. Кубики должны быть разделены на 3 разных набора; в каждой по 18 кубиков. Каждый из этих трех наборов будет отвержден при разной температуре. Температура, выбранная для отверждения, должна основываться на максимальной и минимальной ожидаемой температуре отверждения, а также на средней температуре рабочей площадки. Затем три куба разбивают шесть раз, чтобы получить прочность бетона (ASTM C109).).

4.1.1.1. Константа скорости (значение K)

Для расчета исходной температуры необходимо определить значение k для каждого условия отверждения. Значение k представляет собой константу скорости реакции, которая зависит от времени и температуры. Он представляет собой скорость химической реакции, в данном случае реакции гидратации цемента, которая представляет собой увеличение прочности бетона.

Изначально ASTM C1074 предлагал 3 подхода для определения значения k, в последней редакции ASTM C1074 был сохранен только один подход в качестве стандартной процедуры для определения скорости реакции k.

Значения k можно решить с помощью компьютерной программы для уравнения. 4-2. В этом уравнении, в дополнение к константе скорости, «to» и «Su» также являются неизвестными, которые необходимо решить. ASTM C1074-17 предоставляет пример расчета и электронную таблицу, настроенную для решения этих параметров.

После расчета значения k для каждой температуры отверждения можно построить график обратной зависимости k от температуры отверждения. При подгонке линейной интерполяции точка пересечения с осью x представляет исходную температуру (рис. 4-4).

4.2. Эквивалентный возраст

Несмотря на то, что уравнение температурно-временного фактора широко используется и признано во всем мире, линейный подход к определению зрелости не является точным для всех условий отверждения, особенно при температурах за пределами диапазона 0-40ºC. Чтобы смягчить этот эффект, в 1977 году Фрейслебен-Хансен и Педерсен предложили более точное уравнение, в котором зрелость экспоненциально зависит от температуры. Этот метод зрелости известен как метод эквивалентного возраста и основан на уравнении Аррениуса. Этот подход стандартизирован в большинстве норм, включая ASTM C1074 и европейские стандарты (в европейских странах обычно разрешен метод Аррениуса вместо метода медсестры-Саула). Несмотря на то, что этот подход немного сложнее, чем температурно-временной фактор, если допущения сделаны правильно, он может привести к более точному прогнозированию прочности на месте. Эквивалентный возраст можно рассчитать по формуле 4-3.

Подобно уравнению Няня-Сол, «Ts» и «?t» могут быть получены из счетчика зрелости. «Ts» обозначает заданную температуру и обычно определяется как 23ºC в Северной Америке и 20ºC в Европе. Энергия активации, деленная на газовую постоянную, должна быть определена экспериментально с использованием шагов, очень похожих на те, что показаны при расчете исходной температуры. ASTM C1074 также предлагает стандартное значение, при котором Q можно определить как 5000 K для цемента типа I без добавок.

Чтобы определить «Q», необходимо получить значение k, выполнив те же действия, что и в разделе 4.1.1.1. Построив натуральный логарифм k в зависимости от обратной величины температуры отверждения (в градусах Кельвина), отрицательное значение линейного наклона представляет «Q».

4.3 Взвешенный срок погашения

Третьим методом, предложенным для расчета срока погашения, является взвешенный срок погашения, который был разработан в 1970-х годах Пападакисом и Брессоном и позже модифицирован де Ври в 1979 году. Этот метод обычно не используется в Северной Америке, поскольку он не стандартизирован ASTM C1074. Однако в настоящее время он стандартизирован в Нидерландах (NEN5790) и приняты в Европе.

Общий подход к методу взвешенной зрелости описан в уравнении. 4-4. Это уравнение очень похоже на уравнение Нерсе-Саула, поскольку «tkTk» представляет собой площадь под температурной кривой, а «Cnk» представляет собой поправочный коэффициент.

Однако использование этого уравнения нецелесообразно, так как коэффициент «nk» зависит от температуры. Разрывная функция для упрощения расчета предлагаемого линейного уравнения (уравнение 4-5) может быть использована при определении параметра n. Следовательно, взвешенное уравнение зрелости можно переписать в более простой форме, взяв интеграл «Cnk» от исходной температуры (-10ºC) до средней температуры. Уравнение взвешенной зрелости теперь может быть определено как уравнение. 4-6 с непрерывной функцией n. Это графически представлено на рисунке 4-5.

Показатель C представляет собой значение, характерное для цемента, которое показывает влияние чувствительности цемента к температуре. Значение C можно получить непосредственно у производителя цемента или с помощью стандартизированной процедуры NEN 5790. Значение обычно варьируется от 1,25 до 1,75.

**Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован 19 июля 2019 г. и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Программное обеспечение SikaFiber® для расчета фибробетона

Применение программного обеспечения

Данное программное приложение и результаты его использования предназначены только для использования профессиональными пользователями, обладающими экспертными знаниями в области предполагаемого применения. Пользователи должны самостоятельно проверить результаты перед любым использованием и принять во внимание место и условия применения, паспорт продукта и литературу по продукту, техническое состояние, а также применимые местные стандарты и правила.

В отношении программного приложения и результатов его использования компания Sika не дает никаких гарантий точности, надежности, полноты, товарного состояния или пригодности для каких-либо целей. Программное приложение предоставляется на условиях «как есть», и Sika прямо отказывается от каких-либо гарантий в отношении программного приложения и результатов, полученных в результате его использования.

Компания Sika не несет ответственности за любые косвенные, штрафные, случайные, штрафные или особые убытки (включая, помимо прочего, упущенную возможность для бизнеса или упущенную выгоду), возникающие в результате оценки или использования программного приложения и результатов, полученных в результате его использование.

Свойства продукта

Информация и, в частности, рекомендации, касающиеся применения и конечного использования продуктов Sika, предоставляются добросовестно на основе текущих знаний и опыта Sika в отношении продуктов при надлежащем хранении, обращении и применении в соответствии с нормальные условия в соответствии с рекомендациями Sika. На практике различия в материалах, основаниях и фактических условиях объекта таковы, что ни из этой информации, ни из любых письменных рекомендаций или из любых других предложенных советов. Пользователь продукта должен проверить его пригодность для предполагаемого применения и цели. Sika оставляет за собой право изменять свойства своей продукции. Необходимо соблюдать права собственности третьих лиц. Все заказы принимаются в соответствии с нашими текущими условиями продажи и доставки. Пользователи должны всегда обращаться к самому последнему выпуску местного Технического паспорта продукта для соответствующего продукта, копии которого будут предоставлены по запросу.

Copyright

Если не указано иное, вся информация, текст, графические изображения, характеристики, функции и макет, содержащиеся в этом программном обеспечении, являются исключительной собственностью Sika и не могут быть скопированы или распространены, полностью или частично, без Прямое письменное согласие компании.