Сколько весит куб керамзита: Вес керамзита в 1 м3 разных фракций и марок, цены

Abstract

Керамзитобетон отличается от тяжелого бетона не только составом и эксплуатационными свойствами, но и режимами химического взаимодействия между компонентами. Таким образом, не основная проблема коррозии арматуры в тяжелом бетоне при нормальных условиях и правильном защитном слое становится главной проблемой для керамзитобетона. В статье рассматривается вопрос коррозии арматуры в керамзитобетоне.Проведены исследования влияния различных составов на коррозионную активность. Исследователи предложили различные варианты защиты арматуры керамзитобетона от воздействия окружающей среды, в том числе с помощью различных химически активных добавок. По данным, полученным экспериментально, были представлены диаграммы зависимости размера зоны коррозии от различных факторов.

Результатами проведенных исследований являются рекомендуемые конструктивные и технологические мероприятия по защите арматуры от коррозии в легком керамзитобетоне на основе различных мелкозернистых заполнителей (природный песок, зола и сухой гидроудаление). Таким образом, минимальное защитное покрытие бетона для основного и распределительного армирования внешних стен должно быть не менее 25 мм. В состав бетона необходимо ввести добавки — ингибиторы коррозии арматуры (нитрит натрия, тетраборат натрия). Расход цемента, а значит, и содержание цементного теста в бетонной смеси должен быть не ниже 220 кг / м ³ , а при применении активного сухого золоудаления –200 кг / м ³ .

Ключевые слова

Бетон

Сталь

Коррозия

Летучая зола

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Copyright © 2014 Производство и размещение Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

11 Наиболее распространенные среды выращивания для гидропоники — WhyFarmIt.com

В гидропонике мы не используем почву, мы используем другие виды питательной среды.

Гидропонная питательная среда не содержит питательных веществ. Все питательные вещества и минералы, необходимые растениям, доставляются через воду, смешанную с гидропонными удобрениями, известными как питательный раствор.

В самых чистых формах гидропоники не используется ничего, кроме питательного раствора — обнаженные корни висят прямо в растворе.

В других случаях твердый субстрат необходим для поддержки и защиты нежной корневой системы растения.

Твердая гидропонная среда придает растениям устойчивость, обеспечивает изоляцию корней и блокирует свет от питательного раствора, предотвращая цветение водорослей.

И, если орошение не удается, многие питательные среды могут удерживать достаточно воды, чтобы растение оставалось живым и питалось часами или днями, пока орошение не возобновится.

Насыпная плотность — это просто вес среды для выращивания.

Например, торфяной мох имеет очень низкую объемную плотность, а песок — очень высокую объемную плотность.

Помните, что вес влажного материала может сильно отличаться от веса сухого. Вермикулит довольно легкий, но он удерживает столько воды, что становится тяжелым при намокании.

При построении систем учитывайте объемную плотность, так как столы, трубы, контейнеры и многие другие части вашей конструкции должны будут выдерживать вес вашей питательной среды — как влажной, так и сухой.

Водоудерживающая способность (WHC) — это объемный процент воды, удерживаемой насыщенной питательной средой после ее слива.

Вермикулит и кокосовое волокно имеют очень высокий WHC, тогда как гранулы керамзита имеют низкий WFC. Песок и гравий практически не имеют КВН.

Пористость, заполненная воздухом (AFP), — это мера объема порового пространства, занимаемого воздухом после стекания насыщенной среды для выращивания.

Песок имеет очень низкое AFP, а гранулы керамзита имеют высокое AFP.

Катионообменная емкость (CEC) — это мера того, как среда для выращивания может удерживать катионы и обменивать их с окружающей средой.

CEC является хорошим индикатором плодородия среды выращивания, поскольку показывает ее способность снабжать растение кальцием, магнием и калием.

Кокосовая койра имеет высокий ЕКО, а минеральная вата и перлит имеют ЕКО, близкую к нулю.

Питательные среды используются для двух основных целей.

Во-первых, они используются для «запуска» семян, прорастания семян в рассаду.

Затем они используются для выращивания рассады во взрослые растения.

Стартовые пробки — это маленькие кубики или цилиндры питательной среды, сделанные специально для посева семян. Примеры включают минеральную вату и кубики оазиса (, подробнее об этих более поздних ).

отлично подходят для прорастания, но не обладают теми же характеристиками, которые необходимы для более крупных взрослых растений.

В нормальной гидропонной системе, как только семя прорастает в здоровый проросток с помощью стартовой пробки, оно переносится в новую питательную среду, которая дает ему больше возможностей для роста и больше шансов на успех.

Для посева семян можно использовать многие типы питательных сред, но стартовые пробки никогда не используются для выращивания взрослых растений.

Вот некоторые из самых популярных средств выращивания. Мы обсудим, в чем они преуспевают, чего им не хватает и для чего они используются для

Кокосовая койра изготавливается из внешней оболочки кокосовых орехов.

Вы можете найти мешки из этого пушистого, похожего на почву материала или уплотненные его кирпичи. Товар такой же, с той лишь разницей, что для кирпичей стоимость доставки немного дешевле.

В традиционном садоводстве кокосовая койра становится популярной альтернативой торфяному мху. Торфяной мох естественным образом развивается в течение тысяч лет и не является экологически чистым продуктом. Кокосовое волокно, с другой стороны, является экологически чистым и биоразлагаемым.

Кокосовая койра — отличная гидропонная среда для выращивания, потому что она хорошо впитывает, но при этом хорошо дренирует. Это означает, что он будет удерживать достаточно влаги, чтобы ваши растения питались, не утопая их и не вызывая таких проблем, как корневая гниль и рост грибков.

На самом деле кокосовая койра обладает природными противогрибковыми свойствами.

Имейте в виду, некоторые кокосовые волокна не инертны и могут содержать фосфор и калий. Обязательно измените свой питательный раствор, чтобы ваши растения не были наводнены этими питательными веществами, или просто купите кокосовую койру с добавлением питательных веществ.

Рекомендуемые товары:

Гранулы из керамзитовой глины, также известные как камни для выращивания или гидротон, представляют собой естественную среду для выращивания.

Они изготавливаются путем нагревания специальной глины до температуры более 2000 ° F, в результате чего газы в глине расширяются, образуя многочисленные пузыри.

Полученные глиняные камешки инертны, универсальны и долговечны.

Благодаря тому, что глиняные гранулы удерживают много воздуха, они отлично подходят для дренажа и обеспечивают хорошую аэрацию корней растений.

Однако они не удерживают столько воды, как некоторые другие питательные среды, поэтому необходим частый полив.

Рекомендуемый продукт:

Во-первых, важно отличать природные породы и гравий от обработанных пород, таких как перлит и вермикулит, о которых я расскажу ниже.

Натуральные камни не являются самой популярной средой для выращивания, несмотря на то, что они дешевы, широко доступны и хорошо дренируют.

Проблема с камнями и гравием в качестве среды для выращивания заключается в том, что они тяжелые и совсем не удерживают много воды. Вот почему они нежелательны в системах, которые полагаются на питательную среду для подачи воды к корням, например, в системах приливов и отливов.

Однако, когда другие среды выращивания недоступны, камни справятся со своей задачей.

А вот и хорошее применение гравия — если у вас возникли проблемы с дренажем при использовании другой среды, вы можете добавить немного гравия или выстелить им дно контейнера, чтобы значительно улучшить дренаж.

Перлит — чрезвычайно популярная среда для выращивания.

Перлит образуется, когда вулканическое стекло, содержащее крошечные карманы с водой, нагревается до высокой температуры. В этом процессе вода быстро расширяется, образуя тысячи крошечных пор.

Это в основном рок-попкорн.

Поскольку перлит очень пористый и легкий, его обычно используют для дренажа, удержания воды и воздуха в питательную среду.

В некоторых гидропонных системах, использующих капельное орошение, таких как голландские ведра, перлит сам по себе используется в качестве питательной среды, что дает большой эффект.

Рекомендуемый продукт:

Rockwool — одна из наиболее часто используемых сред для посева семян.

Его получают путем плавления комбинации камней, а затем их плетения в тонкое волокно. В результате получился пушистый, похожий на шерсть материал.

Обычно минеральная вата продается в виде больших листов свечей для стартера.

Rockwool славится своей влагоудерживающей способностью и аэрацией корней. Он инертный, стерильный, его можно использовать несколько раз.

Одна вещь, о которой следует знать — из упаковки выйдет немного минеральной ваты с высоким pH. Это может навредить вашим растениям, поэтому не забудьте вымыть или замочить его перед использованием.

Рекомендуемый продукт:

Вы не поверите, но песок может быть жизнеспособной средой для выращивания.

Это дешево — если не совсем бесплатно — и широко доступно. Песок, как его называют, возможно, является самой старой гидропонной средой для выращивания.

У использования песка много недостатков. Летом становится очень жарко, а зимой холодно, что может повредить растениям. Удержание воды невысокое, поэтому необходим частый полив. Также натуральный песок очень соленый и щелочной, поэтому перед использованием его необходимо промыть и обработать кислотой.

Хотя песок — не лучшая среда, его можно использовать для веселого проекта или эксперимента.

Беспочвенные смеси могут включать различные среды для выращивания, такие как перлит, торфяной мох, вермикулит, кокосовое волокно и сосновая кора.

Вместо того, чтобы комбинировать ваши собственные среды в поисках идеального сочетания, вы можете купить сбалансированную и готовую к работе беспочвенную смесь.

Они особенно полезны для запуска посевного материала. Если вы вытащите почву из своего сада и посадите в нее семена, у вас могут возникнуть проблемы. Эта почва может содержать нежелательные бактерии, грибки, нематоды, семена сорняков и химические вещества, которые могут повредить ваши растения, что снижает ваши шансы на успех.

Вместо этого вы можете использовать какую-нибудь беспочвенную смесь, которая не содержит ни одного из них, хорошо удерживает воду, обеспечивает отличную аэрацию корней и не уплотняется так сильно, как почва.

Однако эти смеси со временем разрушаются и уплотняются, и их нельзя использовать снова и снова, как другие носители.

Рекомендуемые товары:

Кубы Oasis похожи на минеральную вату.

Они поставляются в виде листов предварительно сформированных пробок, которые идеально подходят для посева семян и удержания рассады в другой питательной среде.

Кубы Oasis на самом деле отличаются от минеральной ваты только своим составом. В то время как минеральная вата — это обработанный камень, кубики oasis сделаны из пенопласта на основе пластика, называемого фенольной пеной.

Фенольная пена — универсальный материал, используемый в различных отраслях промышленности.

Обладает отличным водопоглощением и сохранением коэффициента аэрации корней. Другими словами, он снабжает корни большим количеством воды, не перекрывая им кислород.

Исследование, опубликованное в Корейском журнале садоводческих наук и технологий, показало, что при посеве растений перца фенольные пенопласты работают так же хорошо, как и минеральная вата.

Кубики Oasis выходят из упаковки стерильными и инертными, и их можно использовать многократно.

Рекомендуемый продукт:

Вермикулит очень похож на перлит. Это еще одна среда для выращивания, которая является продуктом быстрого нагрева камня.

Он задерживает немного больше воды, чем перлит, и может отводить воду вверх.

Вермикулит обычно используется в сочетании с одной или несколькими другими питательными средами.Он обеспечивает отличный дренаж и удерживает влагу в любой беспочвенной смеси.

Обратной стороной является то, что он может удерживать слишком много воды для некоторых систем и является довольно дорогостоящим.

Рекомендуемый продукт:

Рисовая шелуха — побочный продукт производства риса. Поскольку они являются лишь частью рисового растения, они являются естественной и компостируемой средой для выращивания.

Рисовая шелуха чем-то похожа на перлит и вермикулит, они добавляют дренаж и аэрацию.Однако, в отличие от вермикулита, рисовая шелуха не удерживает много воды.

Многие производители предпочитают использовать эту смесь в своих беспочвенных смесях, потому что она «зеленая» и устойчивая.

Если вы решите использовать рисовую шелуху, помните, что со временем она разрушается. Не рекомендуется использовать рисовую шелуху повторно, иначе это может вызвать проблемы с растениями.

Рекомендуемый продукт:

Торфяной мох знаком большинству садоводов.

Торфяной мох — это волокнистый материал, похожий на почву, который образовывался за тысячи лет при разложении мха и других органических материалов.

Его самым большим преимуществом является то, что он может удерживать много воды без уплотнения. По этой причине его обычно включают в беспочвенные смеси.

Однако торфяной мох слабокислый и довольно дорогой. И, несмотря на то, что он натуральный и органический, он не является устойчивым.

Рекомендуемый продукт:

Среда для выращивания, которую вы выбираете, в основном зависит от используемой вами гидропонной системы.При этом одни растения лучше растут в одних средах, чем другие.

Вот моя рекомендация о том, какую среду выращивания использовать с этими популярными фруктами и овощами.

Салат-латук можно выращивать практически в любой питательной среде.

Кокосовое волокно, торфяной мох и беспочвенные смеси часто используются в лотке для семян для проращивания семян салата.

Хотя рассаду салата можно пересаживать в твердую среду для выращивания, чаще всего она попадает прямо в какой-либо питательный раствор.

Такие системы, как NFT, метод Кратки и глубоководное культивирование, лучше всего подходят для салата-латука, поэтому другие среды для выращивания, кроме пробок и воды, не нужны.

В контейнере по методу Кратки он может расти от семян до урожая всего лишь на одном куске минеральной ваты.

Помидоры можно выращивать в нескольких различных средах. Поскольку они требуют большого количества воды и потребляют много питательных веществ, помидоры обычно плохо переносят водные системы, такие как Кратки и глубоководные культуры.

Многие производители используют гранулы керамзита и перлит для капельных систем, таких как голландские ведра и NFT.

Клубника похожа на помидоры в том, что она плохо себя чувствует, просто находясь в питательном растворе. Для роста им нужен прочный субстрат.

Клубнику следует выращивать в среде с большим дренажем, поэтому кокосовое волокно исключено. Однако вы можете использовать кокосовую койру, смешанную с чем-то, что добавляет дренаж, например, с перлитом.

Самыми популярными вариантами выращивания клубники на гидропонике являются гранулы из керамзита и беспочвенные смеси.

Базилик — еще одно простое в выращивании растение, которое хорошо сочетается со многими гидропонными средами.

Базилик может расти только в питательном растворе, в кокосовой койре или другой беспочвенной смеси, а также в перлите или вермикулите.

Как и любое другое растение, вам следует посадить базилик в почву, пенопласт или минеральную вату, прежде чем пересадить его в последний дом.

Гидропонные микрозелени отличаются от других растений, которые мы рассмотрели до сих пор.Они не требуют пересадки. Микрозелени переходят от семян к урожаю в одном контейнере с одной и той же питательной средой.

Кокосовое волокно, вермикулит или их комбинация отлично подходят для размножения микрозелени.

Также можно использовать некоторые интересные материалы, такие как мешковина и биострат. Это просто кусочки ткани, к которым могут привязаться корни. Они также обеспечивают хорошее удержание воды и аэрацию.

Посадив лук в почву, кубики оазиса или минеральную вату, вы можете пересадить его в более благоприятную среду.

Зеленый лук, также называемый зеленым луком, неплохо подходит для водных систем, таких как плавучие плоты и система Кратки.

Для лука большего размера хорошо подходят гранулы перлита, вермикулита и керамзита или их комбинация.

В гидропонике вы не используете почву. Вместо того, чтобы использовать почву для поддержки наших растений и снабжения их питательными веществами, мы используем альтернативные среды для выращивания, воду и гидропонные удобрения.

Можно использовать почву для посева семян, но вся грязь должна быть смыта с сеянца перед пересадкой в ​​вашу гидропонную систему.

Да, пенополистирол считается безопасным для использования в гидропонных системах.

Стирол — это соединение, содержащееся в пенополистироле, которое беспокоит многих. Стирол является потенциальным канцерогеном, но его содержание в пенополистироле недостаточно, чтобы нанести нам вред.

В гидропонной системе утечка токсичных материалов из пенополистирола при нормальных температурах и условиях очень незначительна.

Однако, как только пенополистирол начинает разлагаться и разрушаться, его следует заменить, так как небольшие его кусочки могут в конечном итоге засорить трубы или водяные насосы.

Коммерческие производители используют сложные методы для переработки своих питательных растворов. В больших масштабах отличными решениями являются фильтрация обратным осмосом, пастеризация, озонирование и УФ-дезинфекция.

Хотя эти процессы могут быть финансово жизнеспособными при использовании тысяч галлонов в день, средний производитель может счесть их недосягаемыми.

Но многие домашние производители используют более простой метод повторного использования или гидропонную воду. Попробуйте это:

После цикла выращивания удалите остатки раствора из резервуара и тщательно очистите резервуар. Добавьте новую воду в оставшийся раствор.

Проверьте жидкость на содержание питательных веществ с помощью простого тестера TDS, подобного этому. Теперь просто добавьте в жидкость гидропонные удобрения, чтобы довести ее до нужного уровня для вашей системы.

Да, вы можете использовать почвенную смесь в гидропонике, если это беспочвенная смесь .

Обычными ингредиентами гидропонных беспочвенных смесей являются перлит, вермикулит, древесная стружка, кокосовое волокно, торфяной мох и другие ингредиенты, не относящиеся к почве.

Эти смеси хорошо подходят для посева семян или даже в качестве основного субстрата для некоторых овощей.

Да, большинство сред для выращивания можно использовать повторно.

Такие среды, как песок, камни и гравий, можно использовать повторно в течение неограниченного периода времени, если после использования их хорошо промыть.

Гранулы керамзитовой глины, перлит, вермикулит и минеральная вата могут быть повторно использованы в течение многих циклов выращивания, если они поддерживаются и отсутствуют болезни или вредители.

Наконец, такие среды, как кокосовое волокно, опилки, торфяной мох и беспочвенные смеси, обычно необходимо менять после каждого использования.

Щелочно-кремнеземная реакционная способность и прочность строительных растворов с расширенным сланцем, вспененным стеклом или перлитом

Открытый журнал гражданского строительства Том 11, №01 (2021), Идентификатор статьи: 107764, 15 страниц
10.4236 / ojce.2021.111008

Щелочно-кремнеземная реакционная способность и прочность строительных растворов с расширенным сланцем, пеностеклом или перлитом

Мехрзад Захаби ¹ , Али Саид ²

¹ Инженер-проектировщик, McNamara Salvia Structural Engineers, Бостон, Массачусетс, США

² Доцент, Департамент архитектурной инженерии, Государственный университет Пенсильвании, Юниверсити-Парк, Пенсильвания, США

Copyright © 2021 автор (s) и Scientific Research Publishing Inc.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Поступила: 26 ноября 2020 г .; Принята в печать: 14 марта 2021 г .; Опубликовано: 17 марта 2021 г.

РЕФЕРАТ

Легкие заполнители все чаще используются в бетонном строительстве. Они уменьшают конструктивное преимущество бетонной мебели, имеющей собственный вес.Напротив, механические свойства и долговечность легкого бетона могут стать определяющим фактором при замене легких заполнителей. Были оценены щелочно-кремнеземная реакция (ASR) и прочность на сжатие образцов растворов с расширенным сланцем, вспененным стеклом или перлитом, охватывающих весь спектр внутренней пористости и веса легких заполнителей. Сканирующая электронная микроскопия использовалась для оценки вклада пористости и химического состава агрегатов в ингибирование ASR.Перлит благодаря своей высокопористой микроструктуре и низкому содержанию вещества преуспел в расширении ASR, в то время как химический состав и более плотная микроструктура более тяжелого расширенного сланца привели к более значительному позднему расширению ASR и более высокой прочности на сжатие. Была предпринята попытка визуального контроля ASR-атаки ионов щелочных металлов на расширенное стекло с высоким содержанием кремнезема с использованием ультраускоренного воздействия раствора гидроксида натрия.

Ключевые слова:

Легкий бетон, щелочно-кремнеземная реакция, заполнитель из вспененного стекла, заполнитель из вспененного сланца, заполнитель из перлита

1.Введение

Легкий бетон (LWC) можно получить либо путем использования заполнителей с более легкой плотностью, либо путем частичной объемной замены обычного бетона с нормальным весом более легкими компонентами. Его можно использовать в тех случаях, когда требуется большой вес бетона или когда необходимо улучшить теплоизоляцию или другие свойства. Он также используется в плавучих или подводных морских бетонных конструкциях из-за более выраженного снижения веса LWC (по сравнению с обычным бетоном) в воде, чем в воздухе [1].Заполнители с плотностью менее 1100 кг / м ³ обычно считаются легковесными. Легкий вес и низкая теплопроводность являются результатом пористой микроструктуры агрегатов (рис. 2-4), вызванной нагревом сырья до начальной температуры плавления, выделением газов в пиропластической массе, расширяющей микроструктуру, и образованием пор при охлаждении [ 1]. Поры могут также обеспечивать места для внутренней воды, которая не является частью воды для смешивания и, следовательно, потенциально способной к внутреннему отверждению (IC).IC может уменьшить усадку в раннем возрасте и увеличить долговечность бетона за более равномерное и продолжительное время для значительного сегмента гидратации [2].

Легкие заполнители (LWA) с более равномерно распределенными мелкими порами (от 5 до 300 микрон) обладают большим потенциалом для конструкционного бетона [1] и могут быть использованы полностью или частично. Эти заполнители с более высокой структурной способностью могут включать керамзит, сланец, глину или керамзит. Возможная потеря прочности бетона при использовании LWA часто в некоторой степени компенсируется частичной заменой OPC на SCM, например летучую золу или шлак.Уменьшение максимального размера профиля LWA также может повысить прочность, и при необходимости можно указать предварительно напряженный LWC с прочностью 70 МПа или выше [1]. LWC в силу своей более низкой плотности использовался в военных целях для гашения энергии огнестрельного оружия и взрывных устройств, передаваемых снарядами и осколками [1].

Одно недавнее применение легкого заполнителя было в проекте моста Shasta Arch, разработанном Caltrans. Легкий насыщенный керамзит Arcosa Hydrolite® использовался вместе с гранулированным доменным шлаком (как частичная замена OPC) и воздухововлекающей добавкой.При снижении плотности с 2400 кг / м ³ для нормального бетона до 1900 кг / м ³ был получен высокоэффективный бетон с прочностью на сжатие 42 МПа за 56 суток. На веб-сайте производителя агрегатов [3] доступно несколько других тематических исследований, в то время как другие приложения от американских производителей (более плотного) керамзитового сланца, глины и сланца доступны. Институт расширенного сланца, глины и сланца (ESCSI) перечисляет производителя в США вместе с документацией LWA [4].

В этом исследовании оценивалась реакционная способность щелочного кремнезема и прочность раствора на сжатие трех легких заполнителей, мелкодисперсного перлита, вспененного сланца и вспененного стекла.ASR — это реакция между реактивным кремнеземом в заполнителе и щелочами в цементе, которая приводит к постепенному растрескиванию (структуре) трещин в бетоне. ASTM C150 определяет цементы с содержанием Na ₂ O менее 0,6% в качестве слабощелочного и цементы с эквивалентом Na ₂ O более 0,6% в качестве щелочных. Это связано со значительным влиянием небольшого количества Na ₂ O и K ₂ O в цементе на pH поровой жидкости. Предполагается, что если общее содержание щелочи в бетоне составляет менее 3 кг / м 2 ³ , степень развития ASR с течением времени не приводит к нежелательному расширению [5].Ионы гидроксила, присутствующие в гидратированном цементном тесте из-за большого количества гидроксида кальция, вызывают деполимеризацию / разрушение структуры кремнезема (из заполнителя), и ионы щелочных металлов поглощаются поверхностью продуктов разрушения. Увеличение подачи воды к полученному щелочно-силикатному гелю приводит к его набуханию из-за неограниченного увеличения гидравлического давления и расширения / растрескивания заполнителя и цементного теста. В конечном итоге трещина достигает поверхности бетона, завершая образование трещин.Одной из стратегий снижения ASR является добавление дополнительных цементирующих материалов (SCM), особенно тех, которые более доступны с высоким содержанием глинозема, таких как метакаолин. Несмотря на высокую вероятность его ограниченной эффективности в снижении щелочности бетона по сравнению с использованием SCM, более богатых кремнеземом, высокоглиноземистые SCM смягчают прогресс ASR. Это достигается за счет снижения щелочности порового раствора за счет изменения химического состава фаз гидрата силиката кальция и адсорбции ионов щелочных металлов, которые вызывают более высокую адсорбцию алюминия на кремнеземе в полученном растворе с низкой щелочностью.Адсорбированный алюминий способствует снижению интенсивности атаки кремнезема на агрегат ионами щелочного металла, подавляя растворение реакционноспособных силикатов из агрегатов [6] [7].

Это исследование помогает лучше понять три легких заполнителя для частичной или полной замены заполнителей нормальной массы в тех случаях, когда требуется легкий бетон. Их микроструктурные поры потенциально могут содержать гели ASR, препятствуя вредному расширению.Также было оценено влияние природного пуццолана и нанокремнезема на снижение ASR и возможное улучшение прочности на сжатие. Предыдущие исследования показали, что нанокремнезем может влиять на ASR [8] [9] [10]

2. Детали эксперимента

2.1. Материалы

Три типа легких заполнителей, а именно: просечно-вытяжное стекло (торговая марка Poraver), мелкодисперсный перлит (торговая марка Dicalite Con-Agg) и расширенный сланец (торговая марка Stalite) использовались для определения прочности на сжатие строительного раствора, ASR и сканирующих электронов. микроскопические (СЭМ) исследования.На рисунке 1 показаны агрегаты. Перлит Con-Agg относится к нижнему пределу весового диапазона [5] с минимальной структурной способностью, если он используется исключительно в качестве заполнителя в бетоне. Это результат его структуры скорлупы, напоминающей яичную скорлупу, и преимущественно субмикронной толщины скорлупы, как показано на Рисунке 2. Однако вспененный сланец из сталита (Рисунок 3) относится к верхнему пределу весового диапазона легких заполнителей. Вес вспененного стекла Poraver (рис. 4) находится между ними двумя. Реактивный песок нормальной массы (NWRS) (реактивный с точки зрения ASR) был использован в этом исследовании для сравнения.

С помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) приблизительный химический состав трех легких агрегатов показан на рисунках 5-7. Все три содержат большое количество кремнезема, но высокое содержание оксидов щелочных металлов в расширенном сланце в сочетании с его более высокой плотностью (более высокое содержание вещества) по сравнению с двумя другими делает его более склонным к ASR. Ожидалось, что сверхпористый перлит легко поместит гели ASR в свою микроструктуру.

Рисунок 1.Размеры частиц трех типов легких заполнителей.

Рис. 2. СЭМ-изображения мелкодисперсного перлита с трещиноватыми оболочками и субмикронной толщиной оболочки.

Рисунок 5. Химический состав мелкого перлита.

Рисунок 6. Химический состав пенопласта.

Рисунок 7. Химический состав пеностекла.

Гидрофильный нанокремнезем Aerosil 200 (коллоидный диоксид кремния) с площадью поверхности по БЭТ 200 м ² / г использовался в исследованиях прочности на сжатие и ASR.Как правило, нанокремнезем не так высокоэффективен, как некоторые из дополнительных цементирующих материалов (SCM), с точки зрения улучшения механических свойств обычного бетона, но они превосходят в создании очень компактного и прочного бетона. Тем не менее, они могут поставляться вместе с SCM в качестве частичной замены обычного цемента для получения высококачественного бетона, для изготовления прочных и долговечных бетонов [11] [12] [13]. Природный пуццолан Lassenite SR (таблица 1) был использован в исследовании ASR.

Деионизированная вода, суперпластификатор (SP) на основе поликарбоксилата Sika Viscocrete 6100, если указано иное, и обычный портландцемент Типа I.

2.2. Протоколы испытаний

1) Ускоренная реакция щелочно-кремнеземная

Влияние химического состава и микроструктуры пор трех легких заполнителей на ASR оценивалось ускоренным методом строительного раствора (ASTM C1567). Кратковременный ASR изучался путем воздействия на бруски строительного раствора 1М водного раствора NaOH при 80 ° C (объемное соотношение раствора и бруска строительного раствора составляло 4: 1). Вяжущее состоит из цемента и дополнительных вяжущих материалов, если таковые имеются. Массовое соотношение воды и связующего в смеси составляло 0.47, а гранулометрический состав песчинок для брусков строительного раствора с нормальной массой был в соответствии с ASTM C1567, обеспечивая массовое отношение песка к связующему 2,25. Пропорции смеси брусков из легкого заполнителя показаны в таблице 2. Дозы суперпластификатора показаны на рисунке 8.

2) Ультраускоренная щелочно-кремнеземная реакция вспененного стекла

Три режима отверждения и воздействия ультра-ускоренного ASR Использование вспененного стекла было предпринято с целью визуального исследования механизма деполимеризации кремнезема в раннем возрасте под действием гидроксильных ионов и поглощения ионов щелочных металлов.В Таблице 3 и Таблице 4 показаны составляющие смеси и условия отверждения, соответственно. В качестве единственного заполнителя использовалось вспененное стекло (250 мкм ≤ размер частиц ≤ 500 мкм; рис. 1). Цемент добавляли к гомогенной смеси водного раствора и суперпластификатора и перемешивали в течение 2 минут при 400 об / мин, используя смеситель с большими сдвиговыми усилиями. Добавляли вспененное стекло и перемешивали при 800 об / мин в течение четырех минут. Согласно Таблице 3, образцы сначала помещали в запечатанные флаконы (7 миллилитров на образец) при комнатной температуре перед помещением в раствор для отверждения.Затем они были отверждены в растворе, после чего их гидратация была остановлена ​​путем многократного обмена изопропанолом в течение двух часов. После этого сразу же была проведена СЭМ.

3) Прочность на сжатие куба раствора

Прочность на сжатие 50,8 × 50,8 × 50,8 мм ³ кубических образца раствора (ASTM C109) с тремя сортами легкого заполнителя в качестве полной или частичной замены обычного песка собираются под нагрузкой 1,3 кН / сек. В таблице 5 показаны пропорции и плотности смеси.Суперпластификатор использовался для получения рабочих смесей, поскольку мелкие комки нанокремнезема снизили удобоукладываемость смеси при использовании без суперпластификатора. «C», «A», «P» и «S» на этикетках смеси относятся к образцу с угловатым песком нормального веса, мелким перлитом, вспененным стеклом и вспененным сланцем в качестве основного заполнителя, соответственно.

Рис. 8. Результаты испытаний брусков строительного раствора, ускоренные щелочно-кремнеземной реакцией, образцов с легкими заполнителями. В качестве минеральных добавок использовались природный пуццолан Lassenite SR (LS) и нанокремнезем (NS).Цифры после названий образцов в легенде относятся к замещающей дозе (%) минеральных добавок по отношению к массе цемента. Цифры в скобках относятся к процентному содержанию дозы суперпластификатора по отношению к вяжущему (цемент и минеральные добавки (если есть)).

Таблица 1. Химический состав природного пуццолана Lassenite SR (мас.%) (По данным рентгенофлуоресцентной спектроскопии).

Таблица 2. Пропорции смеси контрольных образцов в исследовании ASR трех световых агрегатов.

Таблица 3. Пропорции смеси ультраускоренных образцов ASR с использованием вспененного стекла в качестве заполнителя. Соотношения даны по массе по отношению к цементу.

Таблица 4. Условия отверждения для ультраускоренных образцов ASR с использованием вспененного стекла в качестве заполнителя. Объем каждого образца, помещенного в раствор для отверждения, составлял 7 миллилитров.

Таблица 5. Пропорции смеси раствора для исследования прочности на сжатие с тремя легкими заполнителями.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Реакция щелочно-кремнеземная

Легкие агрегаты часто считаются полезными для смягчения или снижения ASR. Этот вклад обусловлен их более легкой плотностью (меньшее количество вещества, доступного для содержания щелочи в цементном тесте для взаимодействия), более высокой пористостью, более высоким водопоглощением в порах, рассеивающих ионы щелочных металлов от реактивных заполнителей, и потенциально пуццолановым поведением, если используются достаточно мелкие заполнители. и их состав подходит [14] [15].Среди легких строительных смесей этого исследования брусок со вспененным стеклом показал самый высокий потенциал для раннего ASR среди трех образцов с легким заполнителем в качестве единственного заполнителя и без минеральных примесей, как показано на рисунке 8. Тем не менее, расширение этого образца было ниже, чем расширение ASR для раннего возраста контрольной штукатурки с NWRS. Расширение ASR пеностекла является результатом высокого содержания оксидов щелочных металлов, кремнезема и извести в расширенном стекле, что способствует образованию комплекса его кремнезема с ионами щелочных металлов в пористом растворе цемента.Подобный синергетический вредный эффект высокой щелочности вспененного стекла (из-за истощения щелочных ионов в поровых растворах) и его высокого содержания кремнезема сообщается в литературе [16]. 16-дневное (после отливки образца; 14-дневное расширение на графике) расширение образца на 0,1025% близко к пороговому значению 0,10%, которое классифицируется как безвредное согласно ASTM C1260. Хотя некоторая часть геля ASR была размещена во внутренних порах легких заполнителей, а содержание пустот всего 3–7%, как сообщается, полезно для смягчения расширения ASR [14] [16], растрескивание бруска раствора в Образец с просечно-вытяжным стеклом наблюдали через 68 дней в растворе NaOH.Это имело место там, где присутствовали более крупные агрегаты (Рисунок 9). Это объясняется комбинацией 1) более доступных оксидов щелочных металлов и кремнезема в более крупных агрегатах для ионов щелочных металлов в пористом растворе цемента и неспособностью агрегатов разместить гель ASR в своих порах, 2) более крупными ранее существовавшими порами внутри более крупные агрегаты, вводимые на стадиях переработки стекла или расширения производства, увеличивая скорость высвобождения энергии разрушения с последующим расширением трещины и расширением бетона, что дополнительно обеспечивало щелочные ионы пор с более высоким содержанием кремнезема в агрегате для образования гелей ASR, и 3) высокая пуццолановая активность агрегата, генерирующая плотные гидраты CSH и, следовательно, повышение давления за счет образования гелей ASR, как обсуждается в литературе [17].На рисунке 10 показаны изображения образца строительного раствора, не подвергавшегося воздействию раствора NaOH, в раннем возрасте.

Рис. 9. Отслаивание бруска раствора в образце с просечно-вытяжным стеклом, где присутствуют более крупные агрегаты. Образец подвергали воздействию 1М раствора NaOH в течение 68 дней.

Рис. 10. СЭМ-изображения раствора ОРС с пеностеклом в качестве заполнителя. Возраст образца составлял 48 часов, а массовое соотношение заполнитель: вода: цемент составляло 0,38: 0,47: 1.

Показано, что замена вспененного стекла реактивным песком с нормальной массой на 15 весовых процентов (сравнительно более низкий объемный процент замены) может повысить раннее расширение до 0.20% через 16 дней, что делает его потенциально опасным в соответствии со стандартом ASTM. Показано, что небольшая доза (5 мас.%) Lassenite SR эффективна для снижения реакционной способности расширенного стекла по ASR. Это в значительной степени вызвано умеренным присутствием оксида алюминия в природном пуццолане, и более высокая доза замещения еще больше снизила бы расширение. Сочетание натурального пуццолана с нанокремнеземом может еще больше снизить потенциал ASR строительных плиток с просечно-вытяжным стеклом или NWRS. NS, благодаря своей сверхвысокой площади поверхности, потенциально может обеспечить больше центров зародышеобразования для щелочных ионов в порах цемента, а снижение щелочности способствует адсорбции алюминия природного пуццолана на поверхности агрегатных силикатных фаз, снижая расширение ASR.Желаемый эффект от 2% нанокремнезема в сочетании с 5% природного пуццолана показан на рисунке.

Растворы из мелкодисперсного перлита и вспененного сланца показывают расширение 0,05% и 0,094% за 16 дней, соответственно, и считаются безвредными. Хотя содержание кремнезема и щелочность перлита высоки, чтобы гипотетически способствовать расширению ASR на основе литературных отчетов [16], сверхнизкое расширение строительного бруска с перлитом было вызвано аккомодацией гелей ASR в высокопористой микроструктуре агрегата (рис. 2). ) и очень низкое содержание твердых веществ по сравнению с двумя другими легкими заполнителями.Рост продуктов гидратации цемента в порах заполнителя показан на рисунке 11 в образце, не подвергавшемся воздействию раствора NaOH. Следовательно, перлит аналогичной плотности / пористости можно использовать для замены реакционноспособных агрегатов нормальной массы при достаточно малых соотношениях, чтобы уменьшить ASR и при этом сохранить приемлемые механические свойства.

Образец с расширенным сланцем показал высокую тенденцию к расширению в более позднем возрасте. Этот медленный прогресс ASR объясняется в основном его менее пористой микроструктурой и более высокой плотностью, хотя содержание кремнезема и щелочность в заполнителе играют важную роль.Подобное расширение в раннем возрасте (14 дней) менее 0,1% описано в литературе, где предварительное увлажнение расширенного сланца увеличивало расширение ASR [18]. Однако медленное долгосрочное расширение ASR бетона с помощью этих плотных заполнителей из вспененного сланца требует дальнейшего изучения и, вероятно, потребует стратегий смягчения последствий. На рис. 12 показаны гидраты цемента, заполняющие поры в образце.

Рис. 11. СЭМ-изображения раствора ОРС с мелким перлитом в качестве легкого заполнителя. Возраст образца составлял 48 часов, а массовое соотношение заполнитель: вода: цемент составляло 0.11: 0,47: 1.

Рис. 12. СЭМ-изображения раствора OPC с расширенным сланцем в качестве заполнителя. Возраст образца составлял 48 часов, а массовое соотношение заполнитель: вода: цемент составляло 1,37: 0,47: 1.

с расширенным сланцем в качестве заполнителя, который не подвергался воздействию раствора NaOH. Для всего легкого бетона, склонного к ASR, можно указать дополнительные цементирующие материалы, такие как нанокремнезем и природные пуццоланы, чтобы значительно уменьшить расширение.

3.2. Ультраускоренная щелочно-кремнеземная реакция расширенного стекла

Агрессивная атака ионов натрия на поверхность расширенных стеклянных зерен образца U1 (таблица 3) показана на рисунке 13, оставляя после себя большое количество пор при удалении маленьких шариков. стекла и гидрата силиката кальция (натрия) (CNSH).Этот образец имел значительно более низкую прочность по сравнению с образцами U2 и U2-Ca (OH) ₂ из-за большого присутствия гидроксида натрия в цементном тесте во время подготовки образца. Низкая прочность объясняется формой C-N-S-H в форме цветка / соты и сильно атакованных / пористых агрегатов вспененного стекла, образующих большое количество пор и пористых игл на поверхности стекла, как показано на рисунке. Образец U1 быстро погрузили в раствор для отверждения. Это было еще одним признаком агрессивного воздействия и большого количества пор, что способствовало обновлению отверждающего раствора в порах и погружению пасты.Напротив, двум другим образцам потребовалось несколько часов, чтобы погрузиться в их отверждающие растворы. На рисунке 14 показано ASR-атака на образец U2 с деионизированной водой в качестве перемешивающей среды с последующим воздействием высокомолярного раствора NaOH. Маленькие стеклянные шарики и шарики C-N-S-H были сформированы и выскочили в результате атаки с поверхности стекла, но степень атаки была значительно меньше, чем у образца U1. Наблюдалась похожая форма цветка / соты C-N-S-H, некоторые из которых полностью или частично росли внутри стеклянного зерна.

Отверждение образца U2-Ca (OH) ₂ в течение 6 часов в растворе NaOH, содержащем насыщенный Ca (OH) ₂ , по-видимому, привело к образованию более губчатого CNSH по сравнению с образцами U1 и U2 за счет комплексообразования большего количества много Ca (OH) ₂ со стеклом, как показано на рисунке 15. Губчатый CSH больше всего напоминает образец неэкспонированного образца (рисунок 10) среди образцов, подвергнутых ускоренным режимам ASR, и, возможно, является причиной более высокой прочности. образца U2-Ca (OH) ₂ среди трех образцов.

3.3. Прочность на сжатие куба строительного раствора

На рисунках 16, 17 показаны значения прочности на сжатие и плотности раствора для образцов легкого раствора. Они демонстрируют две иллюстративные стратегии для получения более легкого бетона либо путем полной замены заполнителя с нормальным весом более компактными вариантами легких заполнителей, таких как расширенный сланец (образец S1), либо путем частичной замены заполнителя с нормальным весом на сверхлегкий. мелкий перлит (образец А6). Первый продемонстрировал снижение прочности на 15% и снижение плотности на 22% по сравнению с контрольным образцом, в то время как последний продемонстрировал снижение прочности на 65% и снижение плотности на 28%.Эта тенденция может быть дополнительно изучена и оптимизирована в бетоне с более крупным керамзитом, глиной или сланцем или с частичной заменой заполнителей нормального веса на заполнители из

Рис. 13. СЭМ-изображения 26-часового раствора с пеностеклом в качестве заполнителя. и 20M водный раствор NaOH, смешанный с цементом в качестве связующего (образец U1 в таблице 3), подвергнутый ультраускоренному режиму ASR.

Рис. 14. СЭМ-изображения 26-часового раствора со вспененным стеклом в качестве заполнителя и деионизированной водой, смешанной с цементом в качестве связующего (образец U2 в таблице 3), подвергнутых ультра-ускоренному режиму ASR.

Рис. 15. СЭМ-изображения 26-часового раствора со вспененным стеклом в качестве заполнителя и деионизированной водой, смешанной с цементом в качестве связующего (образец U2-Ca (OH) ₂ в Таблице 3), подвергнутых ультра-ускоренному режиму ASR с раствором, содержащим насыщенный Ca (OH) ₂ .

Рисунок 16. Результаты прочности на сжатие (ASTM C109) образцов раствора с легкими заполнителями как полная или частичная замена заполнителя нормальной массы (песок). Скорость загрузки: 1.3 кН / сек. Все образцы (кроме S2 и A6) имели очень небольшое стандартное отклонение среди трех протестированных образцов, как показано узкими полосами погрешностей.

Рис. 17. Плотность и средняя прочность на сжатие образцов раствора с легкими заполнителями в качестве полной или частичной замены заполнителя нормальной массы (песка).

нижний предел весового диапазона. Образцы с пеностеклом показали относительно низкую прочность при использовании в качестве единственного агрегированного. Интересно, что их сила в 28 дней снизилась по сравнению с силой в 14 дней.Считается, что это вызвано большими порами заполнителя, особенно в крупных заполнителях, которые возникают при росте гидратов цемента (чему способствует добавление нанокремнезема) и, возможно, незначительном увеличении щелочно-кремнеземного расширения (из-за высокого содержания в заполнителе щелочных оксидов). и содержание извести), что привело к повышению давления и образованию большего количества микротрещин через 28 дней. Другая возможность — неоднородное распределение частиц путем отделения более крупных (более легких) агрегатов, плавающих на верхнем слое образцов.Узкий и мелкий гранулометрический состав частиц увеличил бы прочность.

Нанокремнезем не показывает улучшения прочности контрольного образца, и разница между результатами C1 и C2 может находиться в пределах экспериментальных ошибок. Однако нанокремнезем превосходит по характеристикам прочности и может быть дополнительно изучен с различными вариантами легкого бетона.

4. Выводы

Изучено влияние степени пористости и химического состава трех заполнителей, охватывающих весь спектр веса легких заполнителей, на ASR раствора и прочность на сжатие.Сверхлегкий перлит из-за своей высокопористой микроструктуры и очень низкой плотности показал очень низкую тенденцию к расширению ASR. Было показано, что его частичная замена песка нормального веса при высоких объемных соотношениях может по-прежнему сохранять приемлемую прочность. Это особенно полезно, учитывая низкий потенциал ASR агрегата, но долговечность агрегата требует дальнейших исследований.

Образцы строительного раствора с расширенным сланцем показали самую высокую прочность среди легких образцов и хорошее соотношение прочности к плотности по сравнению с образцами с обычным песком.Это иллюстрирует его потенциал в качестве единственного заполнителя для структурного применения, но его потенциально высокое расширение ASR необходимо контролировать с помощью дополнительных цементирующих материалов и / или включения в бетонную смесь достаточно высокого содержания инертных заполнителей. Долговременное поведение ASR расширенного сланца с использованием таких тестов, как ASTM C1293, требует дальнейшего изучения.

Более крупные агрегаты пеностекла демонстрируют более высокую восприимчивость к ASR по сравнению с более мелкими агрегатами. Их снижение ASR и прочность могут быть улучшены за счет использования дополнительных цементирующих материалов и добавления заполнителей нормальной массы.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Цитируйте эту статью

Захаби, М. и Саид, А. (2021) Щелочно-кремнеземная реакционная способность и прочность строительных растворов с расширенным сланцем, вспененным стеклом или перлитом. Открытый журнал гражданского строительства , 11, 119-133. https://doi.org/10.4236/ojce.2021.111008

Ссылки

1. 1. Руководство Комитета 213 ACI (2014) по конструкционным легким заполнителям.Американский институт бетона.


2. 2. Вайс Дж., Шиндлер А.П.Е., Лура П. и Бенц Д. (2012) Внутреннее отверждение — создание более прочного бетона. Журнал «Структура», 10-14.


3. 3. Arcosa Lightweight (2019) Примеры использования Arcosa Lightweight. https://www.arcosalightweight.com/case-studies


4. 4. ESCSI (2019) Институт расширенных сланцев, глины и сланца. https://www.escsi.org/memberlist/


5. 5. Мехта, П.К. и Монтейро, П.Дж. (2014) Бетон: микроструктура, свойства и материалы.


6. 6. Чаппекс, Т. и Скривенер, К. (2012) Щелочная фиксация C – S – H в смешанных цементных пастах и ​​ее связь с щелочной реакцией кремнезема. Исследование цемента и бетона, 42, 1049-1054. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.03.010


7. 7. Чаппекс Т. и Скривенер К.Л. (2012) Влияние алюминия на растворение аморфного кремнезема и его связь с реакцией щелочного кремнезема. Исследование цемента и бетона, 42, 1645-1649. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.09.009


8. 8. Зейдан, М., Саид, А.М. (2017) Влияние коллоидного нанокремнезема на смягчение щелочно-кремнеземных воздействий. Journal of Sustainable Cement-Based Materials, 6, 126-138. https://doi.org/10.1080/21650373.2016.11


9. 9. Зейдан, М. и Саид, А. (2015) Снижение щелочно-кремнеземной реакции с использованием Нанокремнезем и летучая зола в нанотехнологиях в строительстве. Спрингер, Чам, 459-464. Https://doi.org/10.1007/978-3-319-17088-6_60


10. 10. Саид А.М., Ислам, М.С., Зейдан М. и Махгуб М. (2020) Влияние нанокремнезема на свойства бетона и его взаимодействие со шлаком. Отчет об исследованиях в области транспорта, 0361198120943196. https://doi.org/10.1177/0361198120943196


11. 11. Айад А. и Саид А. (2018) Использование коллоидного нанокремнезема для повышения эффективности цементных растворов. Open Journal of Civil Engineering, 8, 82-90. Https://doi.org/10.4236/ojce.2018.81007


12. 12. Саид А.М. и Зейдан М.С. (2009) Повышение реакционной способности обычного бетона и бетона с летучей золой с использованием коллоидного нанокремнезема.Специальная публикация, 267, 75-86.


13. 13. Зейдан, М., Бассуони, М. Т. и Саид, А. (2017) Атака физической соли на бетон, содержащий нанокремнезем. Журнал устойчивых материалов на цементной основе, 6, 195-216. https://doi.org/10.1080/21650373.2016.1218802


14. 14. Коллинз, Р.Дж. и Bareham, P.D. (1987) Щелочно-кремнеземная реакция: подавление расширения с использованием пористого заполнителя. Исследования цемента и бетона, 17, 89-96. Https://doi.org/10.1016/0008-8846 (87)

    -9



15. 15.Даль П.А., Юстнес Х., Норден Г. и Хирв О. (2007) Легкие мелкие фракции заполнителя как пуццолановая добавка для высокоэффективного бетона. Специальная публикация, 242, 333-350.


16. 16. Младенович А., Супут Ю.С., Дукман В. и Скапин А.С. (2004) Щелочно-кремнеземная реакционная способность некоторых часто используемых легких заполнителей. Исследование цемента и бетона, 34, 1809-1816. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.01.017


17. 17. Раджабипур Ф., Марагечи Х. и Фишер Г.(2010) Исследование щелочно-кремнеземной реакции агрегатов переработанного стекла в бетонных материалах. Журнал материалов в гражданском строительстве, 22, 1201-1208. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000126


18. 18. Li, C., Thomas, M.D., Ideker, J.H. (2018) Механическое исследование смягчения щелочно-кремнеземной реакции тонкими легкими агрегатами. Исследование цемента и бетона, 104, 13-24. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.10.006

Сколько весит деревянный куб.Вес бетона разных марок Сколько весит 1 м3 бетона

Ниже часто приводятся средние значения веса бетона при использовании щебня, песка и цемента.

Краткая таблица удельного веса бетона.

Вес 1 м3 бетона может варьироваться от 1,8 тонны до 2,5 тонны.

Вес бетона M 100 ~ 2,494 тонны

Вес бетона M 200 ~ 2,432 тонны

Вес бетона M 250 ~ 2,348 тонны

Вес бетона M 300 ~ 2.389 тонн

Вес бетона M 350 ~ 2,502 тонны

Вес бетона M 400 ~ 2,376 тонны

Вес бетона M 500 ~ 2,98 тонны

См. Также:

Статья о весе бетона в 1 м3. Надеемся, информация об объемном весе бетона будет вам очень полезна в вашей дальнейшей работе.

Бетон — основная составляющая любых строительных работ, будь то обычный ремонт или строительство котлованов и сооружений. Он изначально имеет высокую прочность, однако с применением добавок можно улучшить характеристики.

При строительстве в первую очередь рассчитывается, сколько весит бетон (вес куба бетона), поскольку на основе этой характеристики определяется специфика его использования и применения. Вес бетона напрямую зависит от компонентов, добавляемых в качестве заливки. Это могут быть такие материалы, как щебень, керамзит, галька и многие другие. Также при перемешивании учитывается объем израсходованной воды. По этим характеристикам бетон делится на четыре типа: легкий и тяжелый, сверхлегкий и сверхтяжелый.

Бетон сверхлегкий — с воздушными ячейками малого и среднего размера (до 1-1,5 мм) в большом количестве (до 85%). Такой бетон в основном используется для теплоизоляции помещений. Вес особо легкого бетона на куб не превышает 500 кг.

Бетон легкий — с пористой структурой или на таких легких заполнителях, как керамзит, с обязательной добавкой около 600 кг песка. Этот вид бетона используется в виде готовых строительных блоков.Вес легкого бетона на куб от 500 до 1800 кг.

Тяжелый бетон — классический с добавлением тяжелых и крупных заполнителей, таких как гравий или щебень, составляющих основную массу бетона. Примерная пропорция: гравий или щебень — 1150 — 1300 кг, цемент — 250 — 450 кг, песок — 600 — 750 кг, вода — около 150-200 литров. Этот вид бетона имеет широкий спектр применения. Вес тяжелого бетона на куб от 1800 — 2500 кг.

Особо тяжелый бетон — содержащий металлолом различных видов, барит, гематит, магнетит, определяющие массу.В основном они используются для защиты персонала от радиоактивного излучения. Вес тяжелого бетона на куб от 2500 до 3000 кг.

Для наглядности ниже представлена ​​таблица веса бетона (в этой таблице указаны приблизительные значения):

Вес бетона в зависимости от марки и примесей

Важно учитывать, что согласно таблицам, невозможно рассчитать вес куба бетона всех компонентов по отдельности, сложить их и получить показатель для всего изделия.Вес 1 м3 бетона зависит от различных факторов, таких как качество замеса, количество воды, наличие пустот и размер гранул.

Планирование и расчет сметы строительных работ требует точности, а сколько весит куб из бетона М300 или любой другой марки, нужно знать. Есть справочные данные, исходя из которых, вес бетона в одном кубометре объема зависит от его типа.

Общий вес рабочей смеси в одном кубе бетона равен сумме веса всех компонентов раствора, наполнителей и добавок.По увеличению удельного веса бетон всех марок и классов делится на четыре типа:

1. Первый вид: особо легкий бетон — удельный вес 0,5-1,0 т;
2. Второй: легкий бетон — удельный вес от 1,0 до 1,80 тонны;
3. Третий тип: тяжелый бетон — удельный вес в пределах 1,80-2,50 тонны;
4. Особо тяжелый бетон четвертого типа имеет удельный вес от 2,50 до 3,0 тонны.

Особо легкий бетон еще называют газобетоном.Это означает, что 1 кубический метр материала на 15-17% заполнен пузырьками воздуха диаметром 1-1,5 мм. Ориентировочная масса куба из легкого бетона до 500 кг на 1 м 3, поэтому стройматериалы этой серии чаще всего используются в качестве утеплителя для конструкций из более тяжелого бетона. Также в состав легкого бетона добавляются различные пористые наполнители, в результате чего получается пенобетон или газобетон.

На 1 м3 бетона с такими наполнителями удельный вес равен 0.50-1,80 тонны. В кубометре такого стройматериала содержится до 0,60 тонны песка. Для облегчения процесса строительства используется легкий бетон в виде насыпных строительных блоков размером 200 x 400 x 600 мм, 300 x 200 x 600 мм или 100 x 300 x 600 мм. В сравнительной таблице отражена зависимость удельного веса бетона от наполнителя:

Тяжелый бетон содержит крупные и тяжелые наполнители — гравий или щебень.На 1 куб тяжелого бетона (например марки м250) удельный вес будет от 1,80 до 2,50 тонны. Гравий или щебень занимает половину веса бетонной смеси, песок — до 0,60-0,75 тонны, портландцемент — 0,25-0,45 тонны, вода — 0,15-0,20 тонны. Тяжелый бетон — это образец классического бетона, который используется практически во всех сферах промышленного и индивидуального строительства.

Особо тяжелые марки бетона содержат такие элементы, как магнетит, барит, гематит и металлические включения.Для этого бетона в 1 м 3 его масса будет примерно 2,50-3,0 тонны, при этом основной весовой объем смеси составляет тяжелый и крупнозернистый заполнитель. Такие марки используются на стратегически важных объектах, атомных электростанциях, научных лабораториях, изучающих радиоактивное излучение.

Значения приведенной массы бетона необходимы при создании конструкций из бетона, и с учетом размеров бетонных блоков и монолитных элементов рассчитывается средний вес куба бетона.По результатам расчетов рассчитывается нагрузка, которая прикладывается к различным элементам бетонной конструкции.

Зависимость плотности от свойств бетона

Плотность материала — один из основных расчетных параметров при расчете массы бетона м200 и других марок. А когда требуется посчитать, сколько килограммов весит один кубометр бетона, они отталкиваются именно от показателей плотности раствора, которая измеряется в кг / м³.Прирост массы бетона напрямую зависит от увеличения плотности, и оба этих показателя напрямую зависят от материала наполнителя.

Тип наполнителя определяет, сколько весит куб бетона, и это соотношение используется для приготовления бетонных смесей разной плотности:

1. Использование гравия или гранитного щебня увеличивает вес 1 кубометра бетонной конструкции до 2,2-2,45 т / м 3.
2. Использование бутового камня или битого кирпича увеличивает вес до 1.75-2,1 т / м 3.
3. Шлак в качестве наполнителя для легкого бетона увеличит его вес до 1450-1750 кг.
4. Из керамзита получится один куб раствора массой 1000-1400 кг.

Если постройка легкая и небольшая, то мощный монолитный фундамент под фундамент не нужен, соответственно марка бетона для возведения легкого фундамента выбирается не самая высокая. Тогда агрегат крупной фракции может быть легче. Марка материала также влияет на плотность бетона, но не по его характеристикам, а по пропорциям строительных материалов и наполнителей.Так, бетон м350, имеющий достаточно высокую плотность за счет повышенного содержания портландцемента, будет весить больше, чем бетон м3400 с плотностью, обеспечиваемой размером заполнителя.

По значениям объемной плотности бетона материал делится на следующие группы:

1. Плотность бетона ≤ 500 кг / м³ — особо легкая группа;
2. Плотность материала ≤ 500-1800 кг / м³ — легкий бетон;
3. Бетон плотностью ≤ 1800-2200 кг / м³ относится к легкой группе;
4. Плотность бетона ≤ 2200-2500 кг / м³ относит к тяжелому классу;
5. Плотность ≥ 2500 кг / м³ — это группа очень тяжелого бетона.

Бетон тяжелой группы обычно используется во всех сферах строительства. Фактический вес агрегатных компонентов и бетонной конструкции:

1. Газо- и пенобетон, керамзитобетон, туф, пемза — это легкие смеси;
2. Шлакобетон — легкая смесь со шлакобетонным составом;
3. Тяжелый бетон изготавливается из минеральных заполнителей, таких как песок, гравий или гранитный (мраморный) щебень;
4. К особо тяжелым бетонам относятся агрегаты минералов барита, магнетитов, лимонитов.

Расчет бетонных и железобетонных блоков выполняется по рекомендациям СНиП 2.03.01-84 и ГОСТ 25192-82, регламентирующих физические свойства и технические характеристики бетона — плотность, вес одного кубометра и др. В таблице ниже показано, сколько весит кубометр тяжелого бетона:

При грубых расчетах средняя плотность принята равной 2400 кг / м³.Более точные расчеты требуют знания марки бетона. Если бетон армированный, то его показатели плотности рекомендуется увеличить на 3-10%. Средняя плотность железобетонных изделий принята 2550 кг / м³. Если в одной конструкции используются бетонные растворы разных классов и марок, то информацию о том, сколько весит 1 кубометр бетона, можно взять из таблицы:

Как правильно рассчитать массу бетона

Масса и количество бетона рассчитываются на основе следующей информации:

1. Вес бетонного раствора и застывшего бетона будет отличаться, так как в процессе твердения вода испаряется.Поэтому количество воды в смеси зависит от того, сколько кг бетона получится в остатке;
2. Показатели плотности бетона сильно зависят от количества наполнителя в кубе раствора, а также от структуры смеси;
3. Конечный вес смеси определяется также способом приготовления раствора — при ручном перемешивании плотность обычно меньше расчетной, при перемешивании бетономешалкой плотность увеличивается;
4. Глубокий метод уплотнения бетона с помощью вибратора увеличивает прочность, так как 1 м³ бетона содержит больше веса нетто раствора без воздуха.
5. Показатели конечных значений плотности должны быть под рукой не только при строительстве бетонного объекта — эту информацию рекомендуется предоставлять автоперевозчикам, которые доставляют растворы или снимают с бетона демонтированные конструкции.

Вес бетона разных марок обновлен: 25 ноября 2016 г. Автор: Артём

Сразу оговоримся, что необходимо знать об этой характеристике. Дело в том, что удельный вес (плотность) того или иного вида этого строительного материала напрямую зависит от: его объема, прочности, теплопроводности и стоимости.

Здесь действительно следующее «равенство»: чем выше плотность, измеренная в кг / м3, тем больше вес конечного продукта. По большому счету вес раствора зависит от вида и веса наполнителя: щебень, гравий, песок, керамзит, шлак и другие виды наполнителя. Соответственно, различают следующие основные виды (типы) бетона:

• Тяжелый. Масса 1 м3 находится в пределах от 1800 до 2400 кг;
• Легкие. Диапазон взвешивания 1 м3 от 500 до 1800 кг;
• Особо тяжелый.Диапазон веса 1 м3 от 2450 до 2950 кг;
• Особо легкий. Вес материала объемом от 1 м3 до 550 кг.

Сколько весит 1 куб разного типа бетона?

• Тяжелый бетон. В состав этого вида строительного материала входят грубо фракционированные наполнители, характеризующиеся значительной массой: гранитный щебень, гравий, речной песок. В частности, стандартный рецепт приготовления 1 м3 тяжелого бетона для широкого использования включает следующие компоненты: 1250-1300 кг щебня (гравия), 650-700 кг песка, 160-200 литров воды и 250- 450 кг портландцемента М400-М500.Область применения тяжелого бетона: любые несущие элементы, стяжка, заборы и т.д .;
• Легкий бетон. Судя по названию, пористые (легкие) наполнители используются для смешивания такого материала: керамзит, вермикулит, пенистый перлит и отходы металлургического и энергетического производства. Легкие бетоны обладают высокой пористостью «тела», поэтому их используют для строительства: стяжек полов, стен жилых домов, блочных изделий и внутренних перегородок;
• Особо тяжелый бетон.Этот вид материала обычно не используется в малоэтажном строительстве. Практически весь объем такого бетона состоит из крупных тяжелых компонентов. В качестве вяжущего используются цементы высших марок. Область применения: строительство мостов, эстакад, защитных сооружений АЭС и сооружений гидротехнического назначения;
• Особо легкий бетон. Это так называемые «ячеистые» материалы, не содержащие крупных агрегатов. Легкий бетон — это строительный раствор на основе цемента, песка и пенообразователя.В этом случае в теле раствора появляются воздушные поры, занимающие до 85% объема. Особенно легкий бетон используется для производства «теплых» блоков, плит и навесных стен.

Масса 1 метра куб. Бетона разных марок

По ГОСТу тяжелые бетоны подразделяются на марки от М100 до М600 (М100, М150, М200, М250 и др.). Состав бетона той или иной марки зависит от соотношения количества: вяжущего, песка, щебня, воды, а также от марки цемента (обычно портландцемент М400 или М500).

Удельный вес бетона является важной характеристикой при проектировании бетонных конструкций, выборе машин, оборудования для транспортировки и разгрузки бетонной смеси. Сфера его применения, физико-механические свойства, прочность, теплопроводность зависят от того, сколько весит 1 м 3 бетона. Существует несколько методик расчета массы 1 м 3 бетонной смеси, которые применяют инженеры-проектировщики и строители на стройплощадках.

Виды бетона по удельному весу

Удельный вес бетона — это общая масса всех компонентов, входящих в его состав. Соотношение наполнителей и их характеристики регламентируются ГОСТ 23464-79 и некоторыми СНиП в зависимости от специфики возводимых конструкций. В нормативных документах прописаны рецепты изготовления различных марок бетона с использованием различных наполнителей.

В соответствии с классификацией по удельному весу бетонные смеси делятся на:

1. Особо легкий — до 1000 кг.К легкому бетону относятся материалы с ячеистой структурой и газобетон. Эти составы обладают низкой плотностью и прекрасными теплоизоляционными свойствами. Легкий бетон благодаря небольшому весу является популярным материалом для строительства коттеджей, гаражей, хозяйственных построек;
2. Легкие — от 1000 до 1800 кг. В качестве наполнителя в таком бетоне используются пористые конструкции;
3. Heavy — от 1800 до 2550 кг. Самый востребованный бетон, широко применяемый в многоэтажном строительстве и среди частных застройщиков.В его состав входят наполнители крупного и среднего размера, в т.ч. щебень или гравий. Масса, которую имеет тяжелый бетон, зависит от пропорций компонентов: чем меньше в составе песка, тем тяжелее будет бетон;
4. Особо тяжелый — более 2550 кг. Скалы являются наполнителем особо тяжелых бетонов: магнетита, гранита, базальта, барита и др. Материал имеет самую высокую плотность и используется для строительства специальных объектов.

Несмотря на прописанные ГОСТом пропорции и технологию приготовления бетонной смеси, на практике получить такой идеальный бетон невозможно.Поэтому, помимо веса всех компонентов, при расчете удельного веса 1 м 3 стоит учесть:

• уровень вязкости сырья, используемого для смешивания;
• физических характеристик наполнителей;
• условий отверждения;
• способ перемешивания смеси;
• метод укладки и др.

Например, 1 м 3 бетона, уложенного методом глубокого уплотнения, будет весить более 1 м 3 аналогичной смеси, уложенной без уплотнения.Различия в весе будут минимальными, поэтому в большинстве случаев их можно не учитывать еще на этапе проектирования. Однако там, где значение массы 1 м 3 бетона имеет первостепенное значение, все эти нюансы проектировщики учитывают.

Удельный вес 1 м 3 бетона по маркам

Масса кубометра бетона марок М100 — М500, указанная в таблице, соответствует пропорциям и технологии приготовления по ГОСТ 23464-79.Как видно из таблицы, разные марки бетона различаются по весу, но в строительных масштабах, когда используются сотни кубометров бетона, разницей в весе можно пренебречь. Для удобства расчетов профессиональные строители, инженеры и частные застройщики используют массу 1 м 3, равную 2400 килограммам для всех марок бетона.

Вес специальных марок бетона берется по таблице:

Расчет веса бетона

Когда необходимо точно знать вес 1 м 3 бетонной смеси, надежнее всего рассчитать по массе компонентов.Рассчитаем удельный вес 1 м 3 бетона класса В22,5 марки М300, для изготовления которого используется цемент марки М400. Нормы расхода цемента и других компонентов приведены в таблице:

Для учета размеров используемого щебня используются данные ГОСТ:

Если для приготовления бетона М300 использовать щебень крупностью 40, то содержание песка в растворе будет 37%.Количество воды на 1 м 3 бетонной смеси — 185 литров. Исходя из пропорционального соотношения компонентов, определяем массу каждого наполнителя:

• — 350 кг;
• щебень — 1078 кг;
• вода — 185 кг;
• песок — 755 кг.

Таким образом, масса 1 м 3 бетона в смеси с цементом марки М400 с наполнителем из щебня фракции 40 мм составляет 2368 кг.

Примечание! Метод складывания массы всех компонентов дает лишь приблизительное представление о том, сколько будет весить 1 м 3 бетонной смеси после застывания.Конкретные характеристики материала зависят от условий производства, способа транспортировки и штабелирования.

Также можно рассчитать вес бетона по соотношению компонентов. Например, для М300 пропорция будет следующая: цемент 1,0: средний размер 1,9: щебень 3,7: вода 0,5. Рассчитав объемные доли каждого компонента, мы получаем их вес, который суммируем, чтобы узнать, сколько весит 1 м 3. Этот метод неточен и практически не используется строителями, потому что реальный рецепт приготовления бетона, как правило, отличается от описанного в ГОСТе.

Спектр применения цементного раствора очень широк: от отделки стен жилого дома до возведения массивных дамб. Знание веса бетонных конструкций и железобетонных изделий имеет большое значение при проектировании различных объектов. Для этого нужно знать, сколько весит один куб бетона, и что влияет на это значение.

Когда возникает вопрос о весе кубометра бетонной смеси, следует понимать, что речь идет о плотности.Это один из основных технических параметров цементного раствора. Единица измерения — кг / см3. Чем выше плотность, тем больше вес бетона. Оба эти значения напрямую зависят от типа наполнителя. По его словам, производится классификация решений. Рекомендуем изучить, на какие характеристики он влияет.

Сколько весит другой бетон?

Технические характеристики принято отображать в разделении на классы и марки.При решении конкретных задач это помогает правильно и точно подобрать бетонную смесь.

1. Классы бетона.

Это самый распространенный (классический) тип раствора. Лучше всего он подходит для возведения основных элементов конструкции, стяжки, ограждений и т. Д. В состав тяжелого бетона входят крупные и массивные наполнители: крупный песок, гравий, щебень. Именно они занимают основную массу смеси. Кубический метр такого материала весит 1800-2500 кг.

Название группы бетонов определяется конструктивными особенностями заполнителей. При производстве используется керамзит, вермикулит, перлит, различные промышленные отходы. Пористая структура этих материалов снижает вес куба готового раствора до 500-1800 кг.

Не весь легкий бетон содержит песок. Там, где это предписано рецептурой, его масса в 1 м3 составляет 600 кг. Легкий бетон используется при возведении строительных блоков, ограждающих конструкций или заполнения стяжки.

• Extra Heavy (сверхтяжелый).

При производстве используются металлические наполнители, которые придают массивность готовому изделию. Вес куба бетона 2500-3000 кг. В составе сверхтяжелых смесей обязательно присутствует цемент повышенной прочности. В частном домостроении они не используются. Обычно из них делают защитные конструкции специального назначения, например, для ядерных реакторов.

• Очень легкий (теплоизоляционный)

В эту группу входят ячеистые бетоны, в которых нет крупных заполнителей.Помимо цемента и песка они содержат пенообразователи. В процессе производства внутри образуются пустоты, которые занимают до 85% от общего объема. Поэтому масса куба очень небольшая — менее 500 кг. Для увеличения прочности в ячеистые растворы добавляют специальные пластификаторы.

Особо легкие виды бетона используются при производстве блоков и плит с высокими теплоизоляционными свойствами. Их недостаток — слабая морозостойкость. Поэтому строительные элементы с пористой структурой требуют обязательной гидроизоляции.

2. Марки бетона.

В группе тяжелых решений существует внутренняя классификация. Это определяется разным соотношением компонентов в рецептурах. В зависимости от этого масса кубометра каждой марки немного отличается.

Таблица коэффициентов:

Уменьшение объема наполнителя приводит к уменьшению массы куба и увеличению прочности бетона.Замена одной марки цемента на другую влияет на показатель прочности. Чтобы этого не произошло, нужно внести изменения в компоновку компонентов. На заводе подобные проблемы решают в лабораториях. В домашних условиях приходится регулировать соотношение «на глаз», что может негативно сказаться на качестве бетона. Поэтому при изготовлении цементных растворов своими руками строительные специалисты рекомендуют брать за основу классические рецептуры компонентов.

Весовой стол для разных марок бетона:

Исходя из приведенных данных, вы легко можете определить средний вес одного кубометра.Экспериментальные исследования подтверждают теоретические расчеты и показывают, что 1 м3 бетонного раствора весит 2400 кг.

Средняя стоимость куба бетона

Когда процесс заливки крупногабаритных конструкций происходит непрерывно, желательно заказать и привезти готовый бетон с завода. Конечно, это будет стоить дороже, чем замешивание вручную. В конце концов, заказчик должен оплатить все производственные работы, доставку, погрузку и разгрузку машины.

Окончательная цена куба товарного бетона варьируется и зависит от многих факторов:

• — определяется техническими требованиями для каждого типа строительства.
• Заполнитель — кубометр щебеночного раствора стоит на 100-150 рублей дешевле гранитобетона.
• Удаленность от места работы — доставка в большом городе или бездорожье дороже.
• Длина стрелы — бетононасос требуется не во всех случаях.
• Дни недели — в выходные и праздничные дни стоимость кубометра бетонной смеси обычно выше.
• Объем заказа — для оптовых покупателей предлагаются более выгодные условия продажи.

Таблица цен на товарный бетон:

Когда требуется всего несколько кубиков раствора, вы можете приготовить его самостоятельно на рабочем месте.Выгодно использовать ручной замес при заливке мелких элементов: ступеней лестницы, садовых дорожек, архитектурных деталей малых форм. Цена на такой бетон вполне доступна любому застройщику.

Размерный эффект при испытании на сжатие образцов легкого заполнителя бетона с наполнителем из материалов

(Базель). 2020 Март; 13 (5): 1187.

Поступила в редакцию 15 января 2020 г .; Принята в печать 3 марта 2020 г.

Abstract

Целью данной статьи является обсуждение нераспознанной проблемы эффекта масштаба в испытаниях прочности на сжатие, определенных для образцов из легкого заполнителя с сердечником (LWAC), на фоне имеющихся данных о влиянии для нормального бетона (NWAC ).Эффект масштаба анализировался с учетом влияния гибкости ( λ = 1,0, 1,5, 2,0) и диаметра (d = 80, 100, 125 и 150 мм) образцов с сердечником, а также типа легкого заполнителя. (керамзит и спеченная зола-унос) и тип цементной матрицы (w / c = 0,55 и 0,37). Анализ результатов для четырех легких бетонов из заполнителя не выявил эффекта масштаба при испытаниях прочности на сжатие, определенных на образцах с сердечником. Ни стройность, ни диаметр сердечника, похоже, не повлияли на результаты прочности.Этот факт следует объяснить значительно лучшей структурной однородностью исследуемых легких бетонов по сравнению с нормальными. Тем не менее, наблюдались явные различия между результатами, полученными на формованных образцах и образцах с сердцевиной одинаковой формы и размера.

Ключевые слова: эффект масштаба , размер образца, легкий бетон, легкий заполнитель, керамзит, агломерированная летучая зола, прочность на сжатие

1. Введение

Бетон из легкого заполнителя (LWAC) был одним из самых популярных и универсальных зданий материалы в мире на протяжении десятилетий.Наиболее важными преимуществами его применения по сравнению с обычным бетоном (NWAC) того же класса прочности являются следующие:

• Более высокая теплоизоляция и лучшее звукопоглощение [1,2,3];

• Возможность строительства конструкций с более длинными пролетами и / или большей высотой и / или меньшим поперечным сечением элементов конструкции [4,5,6];

• Возможность устранения аутогенной усадки [7,8,9];

• Лучшая долговечность: более высокая огнестойкость, возможно более высокая устойчивость к замораживанию-оттаиванию, возможно более низкая карбонизация и, возможно, более низкая водопроницаемость [10,11,12,13,14,15,16];

• Меньшая вероятность растрескивания в результате усадки, ползучести, термической деформации или нагрузок [17,18,19,20].

Лучшая долговечность и меньшая вероятность растрескивания LWAC являются результатом большей однородности структуры LWAC.

Тем не менее, бетон на легком заполнителе редко используется в качестве конструкционного материала по сравнению с наиболее популярным вариантом — бетоном с нормальным весом. Наиболее важными причинами такой ситуации являются некоторые технологические проблемы с исполнением конструкции LWAC, то есть более высокий риск потери технологичности и расслоения бетона, а также обычно более высокая цена за единицу объема и, главным образом, отсутствие универсальных процедур для проектирования, выполнения, тестирование и оценка.Между тем, использование конструкционного легкого бетона, изготовленного из готовых или переработанных заполнителей, в ближайшем будущем должно получить широкое распространение из-за истощения запасов природных заполнителей и упора на устойчивые, менее энергоемкие конструкции.

Влияние размера и формы испытуемых образцов на оценку свойств LWAC — это одни из менее признанных качественно и количественно проблем. Как правило, согласно теории Гриффита и Вейбулла [3,21], разрушение начинается с любого критического дефекта («самой слабой цепи»), содержащегося в материале.Следовательно, образцы большего объема выявляют большую вероятность наличия такого дефекта и, как следствие, характеризуются меньшей прочностью. Более того, хорошо известно, что эффект масштаба более выражен, если материал менее однороден [3,21,22]. Однородность бетона в основном зависит от распределения включений (заполнителя) в цементной матрице, размера и формы заполнителя, разницы прочности и модуля упругости заполнителя и цементной матрицы, а также связи между этими двумя компонентами.Масштабный эффект определяется также геометрическими характеристиками самих образцов. Из-за значительных различий в жесткости бетонного образца и плит машины для испытания на сжатие в зоне их контакта одноосное напряженное состояние нарушается трением и давлением. В результате образцы с большей площадью поперечного сечения демонстрируют меньшую прочность. При этом форма поперечного сечения образца и его тонкость ( λ = высота ( h ) / размер поперечного сечения ( d )) не являются незначительными.Круглое поперечное сечение обеспечивает более равномерное распределение напряжений по сравнению с квадратным, поскольку на его разрушение меньше влияет торцевое ограничение образца. Кроме того, на прочность цилиндров в меньшей степени влияют свойства крупного заполнителя из-за более однородного состава бетона по круговой кромке по сравнению с образцами квадратного поперечного сечения, обнаруживающими более высокое содержание цементного теста в углах. Следовательно, цилиндрические образцы при одинаковой гибкости и площади поперечного сечения могут иметь более высокую прочность, чем кубы [3].Снижение гибкости образца также способствует увеличению прочности. Для обычного бетона типичное соотношение прочности, определенное для формованных цилиндров с λ = 2,0 и 1,0, составляет около. 0,85–0,95 и ниже для бетона меньшей прочности. Эффект масштаба в случае нормального бетона разных типов — простого, обычного, самоуплотняющегося, высокопрочного и сверхвысокопрочного (реактивный порошковый бетон), армированного фиброй — был доказан в многочисленных исследованиях, например, [23, 24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34].Из этого исследования можно сделать два общих вывода, касающихся бетона с нормальным весом: (1) чем выше прочность бетона, тем меньше эффект масштаба; (2) тонкость образца является решающим параметром, определяющим масштабный эффект.

В целом следует ожидать, что эффект масштаба от LWAC будет менее выраженным по сравнению с NWAC, потому что структура бетона из легких заполнителей обычно более однородна по сравнению с бетоном с нормальным весом. Основными причинами большей однородности LWAC являются следующие:

• Более правильная форма и размер производимых агрегатов;

• Меньшая разница между значениями прочности и модуля упругости пористого заполнителя и цементной матрицы;

• Лучшая связь между пористым заполнителем и цементным тестом в результате лучшей адгезии, поглощения воды при замесе пористым заполнителем и, в некоторых случаях, пуццолановой реакции.

Подтверждение менее выраженного масштабного эффекта LWAC было обнаружено в некоторых исследованиях [3,13,35,36,37]. Более низкая значимость эффекта масштаба при испытаниях легкого заполнителя бетона на сжатие отражается также в классификации прочности согласно европейскому стандарту EN 206 [38]. Отношение характеристической прочности LWAC, определенной на стандартных образцах цилиндра и куба ( f _{ck , cyl} / f _{ck , cube} ), полученное в результате классов прочности, указанных в EN 206 [38], колеблется от 0.От 89 до 0,92 и не зависит от класса прочности бетона. Более того, в стандарте указано, что для LWAC могут использоваться другие значения, если взаимосвязь между кубом и эталонной силой цилиндра установлена ​​и задокументирована. Между тем, для NWAC f _{ck , cyl} / f _{ck , cube} колеблются от 0,78 до 0,87 и выше для более высоких классов прочности. Тем не менее, есть сообщения, указывающие на противоположные тенденции.В [39,40] было показано, что размерный эффект был сильнее в LWAC, чем в NWAC, и эта тенденция была более выраженной при гибкости образца 2,0, чем при гибкости 1,0. Поперечный размер образцов также сильно повлиял на результаты испытаний на прочность как NWAC, так и LWAC. С другой стороны, было доказано, что на размерный эффект минимально влияет форма сечения образца при том же λ . Кроме того, в случае LWAC размер агрегата не имел значения для эффекта масштаба.Вероятной причиной такого расхождения в качественной оценке масштабного эффекта LWAC, представленной в [39,40] и [3,16,35,36,37], является тип агрегата. Авторы [39,40] заявили, что использованный для исследования керамзит характеризовался замкнутой поверхностью с гладкой текстурой. Такой тип легкого заполнителя может вызвать слабое сцепление с цементным тестом, особенно по сравнению с гранитным щебнем, используемым для NWAC. Более того, если пористый заполнитель изначально насыщен, адгезия цементного теста может быть чрезвычайно ограничена, и легкий бетон, приготовленный с таким заполнителем, больше не следует рассматривать как материал с хорошей однородностью.

Основное различие в масштабном эффекте, определенном для формованных и порошковых образцов, состоит в отсутствии «эффекта стенки» в последнем случае. Кроме того, образцы, взятые из конструкции, обычно имеют другие, менее благоприятные условия уплотнения и отверждения по сравнению с формованными образцами. Более того, процесс сверления образцов сам по себе может вызвать появление микротрещин в образцах с сердечником. В результате в стандарте EN 13791 [41] предполагается, что для всех типов конструкционного бетона образцы с заполнителем показывают ок.Прочность на 15% ниже, чем у формованных. Между тем, из-за лучшей структурной однородности по сравнению с бетоном с нормальным весом, LWAC в конструкции, даже если она массивная, может быть менее восприимчивой к растрескиванию в результате как процесса бурения, так и повышения температуры во время гидратации цемента. Как было показано в [17,18], LWAC, из-за лучшей структурной однородности, показал более низкую концентрацию напряжений под нагрузкой и был менее подвержен растрескиванию по сравнению с бетоном с нормальным весом.В работе [19], посвященной изучению соотношения начальных и стабилизированных секущих модулей упругости, используемых в качестве индикатора восприимчивости бетона к микротрещинам, доказана более высокая стойкость конструкционного легкого бетона к микротрещинам или микротрещинам под действием напряжений. растрескивание, вызванное сверлением, по сравнению со структурным бетоном с нормальным весом. С другой стороны, есть многочисленные отчеты об испытаниях, показывающие, что при высоких температурах LWAC работает лучше, чем NWAC. Например, результаты исследований, представленные в [15,16], показали, что LWAC при температурах до 200 ° C или даже 300 ° C, соответственно, не показал развития микротрещин и снижения прочности.Следовательно, более высокая температура (до 90 ° C), возникающая во время гидратации цемента в конструкции из LWAC, обычно не может вызвать микротрещины. Более того, из-за внутреннего отверждения водой, содержащейся в пористом заполнителе, LWAC в конструкции обычно проявляет меньшую чувствительность к внешним условиям отверждения по сравнению с бетоном с нормальным весом. Таким образом, структура легкого заполнителя бетона в формованных образцах, отвержденных в лабораторных условиях, и в конструкции может быть менее разнообразной, чем в случае бетона с нормальной массой.Следовательно, можно ожидать, что разница между прочностями, определенными на образцах LWAC с формованными и заполненными сердцевинами, будет меньше, чем предполагается в стандарте EN 13791 [41] для всех типов бетона.

Хотя Европейский стандарт EN 13791 [41] содержит принципы и руководство по оценке прочности бетона на сжатие in situ в конструкциях и сборных железобетонных элементах, он, скорее, сосредоточен на бетоне с нормальным весом и некоторых конкретных данных, полученных из масштабный эффект дан только для NWAC.Обычно предполагается, что диаметр сердечника от 75 до 150 мм не влияет на результат испытания на прочность. Однако стройность ядра сказывается на достигнутом значении. В случае нормального и тяжелого бетона соотношение прочности, определенное для цилиндров с сердечником λ = 2,0 и 1,0, можно принять равным 0,82, в то время как для легкого бетона нет соответствующей информации. Для LWAC EN 13791 [41] рекомендует применять положения, действующие в месте использования, или подтверждать некоторые взаимосвязи путем испытаний.Такая ситуация вызвана отсутствием достаточных надежных данных о масштабном эффекте образцов с сердцевиной LWAC, что подтверждается отсутствием литературных сообщений по этому поводу. Между тем, есть некоторые предпосылки, указывающие на то, что, как и в случае формованных образцов, эффект масштаба при испытаниях на прочность образцов с сердечником из LWAC менее значителен, чем в случае NWAC.

Поскольку не существует конкретных руководящих принципов для испытания и оценки прочности легкого бетона в конструкции или сборных элементах, основная цель исследования заключалась в оценке нераспознанного эффекта масштаба в испытаниях прочности на сжатие, проводимых на образцах LWAC с сердечником.Дополнительная цель исследования состояла в том, чтобы проверить, действительно ли предполагаемое снижение прочности на 15% для образцов с сердечником по сравнению с формованными также и для LWAC. Для этих целей были подготовлены четыре серии легкого заполнителя бетона с замкнутой структурой разного состава, и для каждой серии бетона были испытаны как стандартные формованные образцы, так и 12 типов цилиндров с сердечником для определения прочности на сжатие. Проведенная программа исследований позволила количественно и качественно оценить масштабный эффект порошковых образцов LWAC на фоне имеющихся данных о влиянии на бетон нормального веса.Он также дал некоторую информацию о выборе типов образцов с сердечником для достижения надежных результатов прочности на сжатие легкого бетона, встроенного в конструкцию или сборный элемент. Такая информация может иметь практическое значение в случае оценки прочности на сжатие для структурной оценки существующей конструкции или оценки класса прочности на сжатие LWAC в случае сомнения.

2. Материалы и методы

Составы приготовленных LWAC различались типом легкого заполнителя (LWA) и прочностью цементной матрицы, а также их объемной долей.Были выбраны два типа крупного легкого заполнителя: керамзит (КЭ) и спеченная зола-унос (SFA) (). Эти типы пористых заполнителей являются наиболее популярными в мире для изготовления конструкционного легкого бетона. Однако керамзит, использованный в этом исследовании, характеризовался гораздо меньшей плотностью частиц и более пористой внешней оболочкой по сравнению с спеченной летучей золой. Поэтому на практике такой агрегат больше используется для изготовления сборных элементов из изоляционно-конструкционного бетона, чем для типовых конструктивных целей.В этом исследовании применение слабого керамзитового заполнителя было в основном направлено на то, чтобы показать эффект масштаба также в случае LWAC с меньшей прочностью и меньшей однородностью по сравнению с бетоном из спеченного заполнителя из золы-уноса. Основные свойства применяемых легких заполнителей представлены в. Заполнители перед нанесением на бетон сначала увлажняли до уровня, соответствующего их абсорбции после погружения в воду на 1 час. Такое содержание влаги — 34,4% и 17,0% соответственно для керамзита и агломерированной золы-уноса — с одной стороны защищало свежий бетон от потери удобоукладываемости, а с другой стороны, обеспечивало хорошую адгезию цементного теста.

Легкие заполнители, используемые для испытания бетона: ( a ) спеченная зола-унос и ( b ) керамзит.

Таблица 1

Свойства крупных легких заполнителей.

Остальные составляющие материалы для бетонных смесей были следующими: портландцемент CEM I 42,5 R природный песок 0/2 мм в качестве мелкого заполнителя, водопроводная вода и суперпластификатор. Цементные растворы, являющиеся цементной матрицей для приготовленных легких бетонов, характеризовались существенно различающимся водоцементным соотношением (в / ц), равным 0.55 и 0,37. Доля крупного легкого заполнителя в готовых бетонах составляла от 52 до 55% соответственно для w / c = 0,37 и 0,55. Бетонные составы представлены в.

Таблица 2

Составы растворов и легких бетонов. LWA, легкий заполнитель; ЭК, керамзит; ОТВС, спеченная зола-унос.

Из каждой бетонной серии в качестве контрольных образцов были отформованы 6 стандартных кубов (d = 150 мм) и 6 цилиндров (d = 150 мм и h = 300 мм). Кроме того, для сравнительных целей были отлиты стандартные кубики с растворами состава, соответствующего тем, которые использовались в бетонах. Кроме того, было отлито 4 больших бетонных блока размерами 400 × 600 × 1000 мм для сверления порошковых образцов (). Образцы после извлечения из формы хранились до дня испытания в условиях T = 20 ± 2 ° C, RH = 100 ± 5%, соответствующих требованиям EN 12390-2 [42].В то же время большие блоки были сбрызнуты водой, чтобы обеспечить аналогичные условия отверждения. Тем не менее в первые дни отверждения температура блоков была намного выше температуры стандартных формованных образцов. На верхней поверхности блоков она достигала 50 ° C и 70 ° C соответственно для бетона I и II серии из-за больших размеров элементов. Температура внутри была, конечно, еще выше.

Подготовка бетонных блоков к сверлению кернов.

После 28 дней отверждения из блоков высверливали керны и разрезали на образцы в соответствии с EN 12504-1 [43].Применялись четыре буровые установки диаметром d = 80, 100, 125 и 150 мм (). Этот диапазон диаметров чаще всего используется для оценки прочности конструкций на сжатие на месте. Керны были разрезаны на образцы с гибкостью 1,0 и 2,0, которые обычно используются для оценки прочности на сжатие на месте, и, кроме того, 1,5. Типы и количество образцов, подготовленных для испытаний, представлены в и. Из каждой серии бетона было вырезано семь образцов с сердцевиной определенного типа (диаметр и гибкость): 6 в качестве основного набора для испытаний на эффект масштаба в условиях естественной влажности (в исходном состоянии) и 1 для контрольных испытаний в сухих условиях.Образцы в высушенном в печи состоянии в основном использовались для испытания на плотность после высушивания (основного для легкого бетона), а затем они были дополнительно использованы для дополнительной оценки эффекта масштаба. На практике образцы с сердечником, высверленные из конструкции, испытывались в условиях влажности при поступлении или, если это требовалось, в состоянии насыщения. В случае этого исследования состояние образцов было таким, как было получено, но оно было очень близко к состоянию насыщения из-за отверждения.Температура сушки образцов составляла всего 50 ° C, чтобы избежать риска микротрещин в бетоне.

Типы применяемых буровых установок (d = 80, 100, 125, 150 мм) и вырезания стержней из бетонного блока.

12 типов порошковых образцов различного диаметра d и гибкости λ для испытаний на прочность на сжатие.

Таблица 3

Типы и количество образцов, подготовленных для испытаний каждой конкретной серии.

6

6

Общее количество образцов с сердечником, подлежащих испытанию, составило 336.Плотность и прочность на сжатие отформованных во влажном состоянии образцов и образцов с сердечником были испытаны в возрасте 28 дней в соответствии с EN 12390-7 [44] и EN 12390-3 [45], соответственно. Высушенные образцы были испытаны в соответствии с теми же процедурами, но в возрасте 35 дней, когда они достигли состояния сушки в печи.

3. Результаты

Результаты испытаний формованных образцов представлены в. Результаты испытаний на плотность во влажных и сухих условиях, а также на влажность образцов с сердцевиной представлены в.Значения, приведенные в таблице, являются средними значениями, определенными для данного бетона для всего набора из 72 и 12 образцов с сердечником, соответственно, во влажных и высушенных в печи условиях.

Таблица 4

Средние значения прочности на сжатие и плотности, определенные на формованных образцах.

Результаты испытаний прочности на сжатие, определенных для образцов с сердечником, представлены во влажном и сухом состоянии соответственно и во влажном и в сухом состоянии.Следует отметить, что средние значения прочности ( f _см ), рассчитанные как средние значения шести сердечников одного типа, представлены в. Глобальное среднее значение прочности ( f _CM ) было рассчитано как среднее из средних значений всех типов стержней. Между тем, результаты прочности, представленные в, были определены на единичных высушенных в печи образцах. Следовательно, эти результаты могут рассматриваться только как дополнительные, и они не могут быть основой количественного анализа эффекта масштаба.

Средние значения прочности на сжатие, определенные для образцов с влажным сердечником различного диаметра d и гибкости λ .

Отдельные результаты испытаний прочности на сжатие, определенной для образцов с сухим порошком различного диаметра d и гибкости λ .

4. Обсуждение

Анализ результатов показал, как и предполагалось, существенно разные уровни прочности на сжатие и плотности четырех бетонных серий.Прочность бетона составляла от 14,5 до 49,5 МПа при определении для формованных кубических образцов и от 13,8 до 47,6 МПа для формованных цилиндров. Плотность бетона после высушивания в печи составляла от 1140 до 1680 кг / м ³ , а во влажном состоянии соответствующий диапазон составлял 1290–1880 кг / м ³ . «Эффект стены», казалось, имел незначительное влияние на плотность бетона; поэтому практически не было различий между результатами, полученными для формованных образцов и образцов с сердечником. Более того, аналогичные результаты испытаний плотности, проведенных на формованных образцах, отвержденных в воде, и образцах с сердцевиной, показали, что состояние стержней было аналогично состоянию насыщения из-за внешнего отверждения, но в основном из-за внутреннего отверждения с водой, размещенной в пористом заполнителе.Особый интерес вызвали значения влажности бетонов. Несмотря на то, что керамзит характеризовался водопоглощением почти в два раза выше, чем у спеченной золы-уноса, содержание влаги в испытанных легких бетонах, по-видимому, зависело в основном от плотности цементных матриц. Если бы заполнители использовались изначально насыщенными, их водопоглощение, безусловно, повлияло бы на водопоглощение / влагосодержание композитов. В случае испытанных бетонов заполнители были только сначала увлажнены до содержания влаги, что обеспечило хорошее сцепление и герметизацию структуры заполнителя цементным тестом.Такой эффект был доказан в [46].

Как правило, бетон, сделанный из более прочного спеченного заполнителя золы-уноса (I ОТВС и II ОТВС), достигает более высокой плотности и прочности на сжатие (почти в три раза), чем бетон, сделанный из керамзита (I EC и II EC). Повышение прочности за счет применения более прочного раствора (II w / c = 0,37) в качестве цементной матрицы также было намного более эффективным в случае бетонов SFA, чем для бетонов EC (). В случае последних бетонов применение столь слабого заполнителя ограничивало возможность повышения прочности бетона за счет значительного увеличения прочности цементной матрицы.Следует отметить, что прочность всех легких бетонов была ниже прочности цементных растворов, использованных в качестве их матриц, что характерно для LWAC с закрытой структурой.

Влияние применения различных цементных растворов в качестве матриц для легких бетонов с наполнителями из спеченной золы-уноса (SFA) и керамзита (EC) на их плотность и прочность (влажное состояние).

Соотношение прочности, определенное для стандартных кубов и цилиндров ( f _{см , цилиндр} / f _{см , куб} ) зависело от однородности бетона: чем меньше разница в прочность заполнителя и цементной матрицы, тем выше соотношение.Средние значения отношения составляли 0,95, 0,93, 0,99 и 0,96 соответственно для бетонов I EC, II EC, I SFA и II SFA. Таким образом, эти значения были явно выше, чем значения, полученные в соответствии с EN 206 [38], и подтвердили гораздо менее выраженный эффект масштаба и формы испытанных легких бетонов по сравнению с бетонами с нормальной массой. Особо следует отметить, что бетон II ЕС с наименьшим значением отношения вообще не должен использоваться на практике по материальным и экономическим причинам. Для целей этого исследования он был приготовлен из высокопрочной цементной матрицы и очень слабого легкого заполнителя, чтобы получить легкий композит плохой однородности.Из полученных значений отношения f _{см , цилиндр} / f _{см , куб , можно сделать еще один вывод: оценка прочности легкого заполнителя бетона, определенная для стандартных цилиндров, может приводят к более высокому классу, чем в случае, когда он определен для стандартных кубиков.}

В случае порошковых образцов размерный эффект оказался практически незаметным (). Эта тенденция может наблюдаться даже в случае результатов одиночных образцов с сухой сердцевиной ().Тем не менее, по очевидным причинам, результаты, полученные на отдельных образцах в сухих условиях, не должны использоваться в дальнейшем количественном анализе эффекта масштабов. При анализе средних значений прочности, представленных в, казалось, что тип образцов с сердечником не влияет на результат прочности независимо от типа бетона. Как предполагалось в EN 13791 [41], диаметр сердечника в испытанном диапазоне, 80–150 мм, при заданной гибкости не оказывал заметного влияния на результаты прочности. Более того, в отличие от NWAC, стройность тестируемого LWAC, похоже, также не оказала заметного влияния на результаты.Однако в случае менее однородных и более слабых бетонов, изготовленных из керамзита, разброс значений средней прочности ( f _см ) был немного больше по сравнению с бетоном с агломерированной золой-уносом. Для подтверждения этих наблюдений был проведен более детальный анализ. Анализ охватывал разброс результатов для конкретного типа образца с сердечником, а также соотношение средних значений прочности, определенных для эталонного цилиндра с сердечником (d = 150 мм, h = 300 мм) и конкретного типа образца с сердечником.

Исследование разброса результатов прочности показало, что для всех испытанных бетонов значения стандартного отклонения ( σ _f ) и коэффициента вариации (v _f = σ _f / f _c ) были довольно независимы от объема и тонкости образцов с сердцевиной. Правило большего разброса результатов испытаний на прочность образцов меньшего объема здесь не подтвердилось. Коэффициенты вариации для конкретного типа порошкового образца представлены в.Значения v _f варьировались от 0,01 до 0,15, а их средние значения составляли 0,07, 0,08, 0,05 и 0,03 соответственно для бетонов I EC, II EC, I SFA и II SFA. Значения σ _f для конкретного типа порошкового образца составляли от 0,3 до 2,2 МПа, а их средние значения составляли 1,1 МПа, 0,9 МПа, 1,5 МПа и 1,2 МПа соответственно для бетонов I EC, II EC. , I ОТВС и II ОТВС. Эти значения были практически такими же, как стандартные отклонения значений средней силы ( f _cm ) по отношению к глобальному среднему ( f _CM ), представленные в.Такая сходимость дисперсии предполагает, что различия в результатах, представленных в, были вызваны скорее разбросом результатов, чем каким-либо эффектом масштаба. Очень низкие значения v _f доказали превосходную структурную однородность испытанных легких бетонов, особенно композитов с агломерированным заполнителем золы-уноса. Результаты также указали на возможность использования даже самых маленьких образцов керна (в пределах рассматриваемого диапазона) для оценки прочности в легкой бетонной конструкции без увеличения количества образцов.

Взаимосвязь между объемом образца с сердечником ( V ) и коэффициентом вариации прочности, определенным для конкретных типов образцов ( V _f ) (влажное состояние).

Результаты анализа соотношений средних значений прочности, определенных на эталонном порошковом цилиндре (d = 150 мм и h = 300 мм) и на порошковых образцах определенного типа (R = f _{см, сердцевина 300: 150} / f _{см, в: г сердцевина} ) представлены в. Они подтвердили гораздо лучшую структурную однородность испытанных легких бетонов, особенно из спеченного заполнителя золы-уноса, по сравнению с обычными или тяжелыми бетонами.Для всех LWAC стандартный коэффициент длины жилы ( f _{см 300: 150 сердечник} / f _{см 150: 150 сердечник} ) был значительно выше (в среднем 0,98), чем 0,82, принятый EN 13791 [41] для нормального -тяжелые и тяжеловесные бетоны. Для обеих серий спеченных бетонов из золы-уноса (I FSA и II FSA) среднее значение коэффициента прочности R равнялось точно 1,00, и никакого влияния гибкости или диаметра сердцевины не наблюдалось. Это означает, что в случае таких бетонов тип образцов с сердечником может считаться не имеющим отношения к результатам прочности на месте.Однако в случае керамзитобетонов интерпретация результатов по соотношению прочности была не столь однозначной. Среднее значение отношения составляло 1,06 и 0,94 для бетона I EC и II EC, соответственно, и в целом разброс значений отношения был намного больше по сравнению с бетоном с ОТВС. Чтобы определить достоверное значение коэффициента прочности для таких слабых бетонов, необходимо провести дополнительные проверочные испытания.

Передаточное отношение R = _{см, 300: 150 жила} / _{см, высота: глубина} (влажное состояние).

Следует отметить, что состояние образца с сердечником, которое не указано в EN 12504-1 [43] и не принимается во внимание в EN 13791 [41], может в определенной мере повлиять на оцененный класс прочности бетона. Между тем, исследование также показало, что высушенные в печи образцы с сердечником показали более высокую прочность на 5% и прибл. Для бетонов SFA и EC, соответственно, на 8%, чем для бетонов, испытанных во влажном состоянии. Снижение прочности влажных образцов, вероятно, было вызвано в большей степени значительным содержанием влаги, чем более ранним возрастом испытаний (сухим образцам для высыхания требовалось еще семь дней помимо стандартного возраста 28 дней).

Несмотря на продемонстрированное отсутствие эффекта размера и формы в испытаниях на прочность на сжатие легких бетонов, наблюдались явные различия между результатами, полученными для формованных образцов и образцов с сердечником. Соотношение значений прочности, определенных для цилиндров с сердечником и формованных цилиндров f _{см , сердечник} / f _{см , цилиндр} , для бетонов составило 0,91, 0,75, 0,88 и 0,91 соответственно. I EC, II EC, I ОТВС и II ОТВС.Наименьшее значение коэффициента в случае бетона II EC может быть результатом его наименьшей однородности по сравнению с другими бетонами. Как уже упоминалось ранее, такой бетон, сделанный из очень слабого заполнителя и прочной цементной матрицы, использовался в этом исследовании только для сравнительных целей и не должен применяться на практике. Другие бетоны (I EC, I SFA и II SFA), которые были примерами типичных LWAC, используемых для изготовления или строительства сборных элементов, показали более высокое соотношение f _{см , сердечник} / f _{см , цилиндр} (в среднем 0.90), чем предполагается в стандарте (0.85). Как правило, из-за различных технологий производства LWAC и различных типов конструкции из легких заполнителей, применяемых в мире, значение коэффициента 0,85 может быть сохранено в общих рекомендациях по оценке прочности бетона в конструкции или сборном элементе. Тем не менее, в случае легковесного бетона с более однородной структурой следует учитывать завышение класса прочности LWAC, встроенного в конструкцию или сборные элементы.Таким образом, стандартная рекомендация о формировании положений, действующих в месте использования LWAC, была полностью оправдана. Для испытанных LWAC, за исключением бетона II EC, «эффект стены» и разная температура отверждения, по-видимому, были доминирующими факторами, определяющими разницу между прочностями, указанными для образцов с сердечником и формованных образцов. Состояние влажности бетона (из-за внутреннего твердения) и склонность к микротрещинам в результате процесса сверления или высокой температуры, вероятно, имели здесь меньшее значение, чем в случае NWAC.

5. Выводы

Проведенная программа исследований и анализ полученных результатов не выявили эффекта масштаба при испытаниях прочности на сжатие, определенных на порошковых образцах четырех типов легких заполнителей с закрытой структурой. Ни стройность, ни диаметр сердечника, похоже, не повлияли на результаты прочности. Этот факт следует объяснить несравненно лучшей структурной однородностью исследуемых легких бетонов по сравнению с нормальными.Более того, здесь не подтвердилось правило большего разброса результатов испытаний на прочность образцов меньшего объема. Это означает, что, в отличие от NWAC, можно было надежно оценить прочность на сжатие таких типов LWAC, встроенных в конструкцию или сборные элементы, используя даже самые маленькие сердечники (в пределах рассматриваемого диапазона) без увеличения количества образцов. Кроме того, в случае таких бетонов казалось достаточным использовать стержни с гибкостью 1,0 вместо требуемых 2.0, если результаты испытаний на прочность должны относиться к формованным цилиндрам 2: 1. Тем не менее, следует предположить, что в случае легкого бетона, приготовленного с изначально насыщенным заполнителем или с частицами заполнителя из более плотного и / или более гладкого внешнего сланца, размерный эффект может быть более выраженным. Следовательно, количественные результаты этого исследования не могут быть обобщены для всех типов LWAC.

Несмотря на продемонстрированное отсутствие эффекта масштаба при испытаниях легких бетонов на сжатие, наблюдались явные различия между результатами, полученными на формованных образцах и образцах с сердечником.Однако для испытанного LWAC, за исключением бетона II EC, соотношение f _{см , core} / f _{cm , cyl} было немного выше (в среднем 0,90), чем 0,85 предполагается в стандартах. В результате применение стандартного соотношения для оценки прочности на сжатие существующей конструкции из таких типов LWAC может привести к завышению оценки. Таким образом, стандартная рекомендация о формировании положений, действующих в месте использования LWAC, была полностью оправдана.

Анализ зависимости между прочностью, указанной на стандартных формованных образцах, показал, что из-за гораздо менее выраженного масштабного эффекта LWAC по отношению к NWAC оценка прочности легкого заполнителя, определенная на стандартных цилиндрах, может привести к более высокому классу прочности, чем в том случае, когда он определяется на стандартных кубиках.

Благодарности

Автор благодарит англ. Ян Шпак и англ. Maciej Rajtar за техническую поддержку в проведенных исследованиях.

Финансирование

Это исследование не получало внешнего финансирования.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки