Mavzu: Betonning asosiy fizik-mexanik xossalari. Reja

Mavzu: Betonning asosiy fizik-mexanik xossalari.
Reja:

1. Betonning strukturasi.
2. Betonning mustahkamlik sinflari.
3. Beton va armaturaning hisobi
qarshiliklari.
4.Xulosa.
5. Foydalanilgan adabiyotlar.

Bogmovchi, tomdiruvchi va suv aralashm asining qotishidan hosil bomgan sun’iy tosh beton * deb ataladi. Beton nizotrop m aterial bomib, uning m ustahkam ligi quyidagi om illarga bogmiq: tarkibi; bogmovchi va tom iruvchining va sem entning nisbati ( W /C )\ tayyorlash usuli; qotish sharoiti; betonning yoshi; nam unalarning shakli va o’lchamlari. Agar beton qorishmasida W yCqancha kichik bo'lsa, betonning mustahkamligi shuncha yuqori bo'ladi, sement kam sarflanadi. Tem irbeton konstruksiyalarini tayyorlash uchun ishlatiladigan betonlar yetarli mustahkamlikka, armatura bilan yaxshi yopishishi va armaturani zanglashdan saqlash uchun etarli zichlikka ega bo'lishi lozim. Betonlar quyidagi turlarga bo'linadi (GOST 25192-82*):

1. Maxsus betonlar (issiqqa chidamli, radiasiya ta'siridan himoya qiluvchi, issiqlikni saqlovchi va hokazo).
2. Bog'lovchilarning turiga qarab — sementli, shlakli, gipsli va boshqalar.
3. To'ldiruvchilarning turiga qarab — zich, g'ovak va maxsus to'ldirgichlardan tayyorlangan betonlar.
4. Tuzilishiga (strukturasiga) qarab — zich, g'ovakli, kovakli va katta bo'shliqlarga ega bo'lgan betonlar.
Zichligiga qarab betonlar sem ent bog'lovchilar asosida katta va mayda zich to'ldirgichlardan tayyorlangan zich strukturali og'ir betonlarga, g'ovakli katta to'ldiruvchilardan ham da g'ovakli va mayda zich (g'ovakli) to'ldiruvchilar sementli bog'lovchilar asosida tayyorlangan engil betonlarga bo'linadi. Zich to'ldiruvchilar sifatida o g 'ir betonlar uchun maydalangan tog' jinslari, shag'al yoki qum (kvars) ishlatiladi. Yengil betonlar uchun g'ovakli to'ldiruvchilar (tabiiy yoki sun’iy yo'l bilan olingan) ishlatiladi. G 'ovakli tabiiy to'ldiruvchilarga pemza, rakushechnik, tu f va boshqalar, sun'iy to'ldiruvchilarga esa keram zit, agloporit va
shlaklar kiradi. Maxsus betonlar, bino va inshootlarning qurilmalarini issiqlikdan him oya qilish uchun (200° С gacha) va 200° С dan yuqori tem perature ta'sirida ishlovchi olovbardosh betonlarga bo'linadi. Shu bilan birga agressiv m uhitda, ya'ni kimyoviy ta'sirda bu ta'sirga chidam li betonlar ishlatiladi. Betonning qotish jarayonida kengayishidan konstruksiya oldindan kuchlanish hosil qilish uchun ishlatiladigan, kengayish xossasiga ega bo'lgan sem ent asosida tayyorlangan kengayuvchi betonlar, pardozlash uchun ishlatiladigan manzarali (dekorativ) betonlar, m onom er yoki polim erlar asosida tayyorlangan beton-polim erlar va polim er asosida (kim yoviy ta'sirga chidam li) tayyorlangan polim erbetonlar kiradi. O 'rtacha zichligi 2200—2500 kg /m 3 gacha bo'lgan og'ir, o 'rta ­ c h a zichligi 1800 kg/m 3 dan yuqori bo'lm agan m ayda donali, strukturasi zich va g'ovakli bo'lgan yengil, avtoklav va avtoklavsiz sharoitda qotadigan g'ovakli va maxsus betonlar mavjud. B e to n n in g s tr u k tu r a s i. B e to n n in g s tr u k tu r a s i u n in g m ustahkam ligi va deformasiyalanishiga bog'liq.
Bu bog'liqlikni bilish uchun betonning qotish jarayonida ro'y beradigan fizik va kimyoviy o'zgarishlarini ko'rib chiqam iz. Beton qorishm asi suv bilan aralashtirilganda sem ent bilan suv birikm asidan sem ent xamiri hosil bo'lib, sem ent bilan suv orasida kimyoviy reaksiya boshlanadi. N atijada, sem ent m inerali bilan suv birikm asi—gelsim on sement kleyi hosil bo'ladi. Bu birikm aning bir qismi kristall holatida ajralib chiqadi. Bunda sem ent xamiri katta to'ldiruvchilarning sirt qismini o'rab oladi va qotishi natijasida sem ent toshiga aylanadi. Vaqt o'tishi bilan sement xam irining qotishi jarayonida gel o 'z hajm ini kamaytirib, quyuqlashib boradi. Bunda kristall hosil bo'lish jarayoni gel massasini qam rab oladi, natijada qattiq kristall o'sim - ta la r hosil bo'ladi.
Beton strukturasining m uhim belgilaridan b iri—bu sem ent toshining, ya’ni betonning kapillyar-g'ovakli m aterial ekanligidir. Betondagi g'ovaklaro'lcham lari va shakli bilan bir-biridan tubdan farq qiladi. G 'ovaklam ing hosil bo'lishiga asosan beton tarkibida suv miqdorining mavjudligi sabab bo'ladi. Odatda beton qorishmasida suvning m iqdori W /C = 0,15 . . . 0,20 ni (sem ent og'irligiga nisbatan ) tashkil qiladi. Ammo bunday betonni qoliplaiga yotqizish qiyin bo'lganligi sababli suvning miqdori W /C = 0,35 ... 0,60 gacha oshiriladi. N atijada sement bilan reaksiyaga kirishmagan ortiqcha suv beton tanasida m a'lum bir hajmni egallaydi. Qotish jarayonida bu ortiqcha suvning bir qismi beton tanasidan bug'lanib chiqishida betonda bo'shliq va g'ovaklar hosil qiladi. Bu g'ovaklar bir-biriga tutashganda, o'lcham lari 0,1 — 1,0 m km dan 20—50 mkm gacha bo'lgan kapillyarlar hosil qiladi. Bu g'ovaklar suv yoki havo bilan to'lgan bo'ladi.
Shunday qilib, beton strukturasi kristall o'sim talar, gel, suv va havo bilan to'lgan ko'p m iqdordagi g'ovaklar va kapillyarlarni mujassam lashtirgan sement toshidan va to'ldiruvchilardan iborat. Bundan ko'rinadiki, bir jinsli bo'lm agan bunday jism da tashqi kuchlar ta'sirida beton m urakkab kuchlanish holatida bo'ladi. Beton tanasida g'ovak va bo'shliqlarning soni ko 'p bo'lganligi uchun bir g'ovak atrofida hosil bo'ladigan cho'zuvchi kuchlanish ikkinchi g'ovakdagi kuchlanish bilan qo'shilib ketadi. N atijada siqilgan betonda bo'ylam a siquvchi hamda ko'ndalang cho'zuvchi kuchlanishlar hosil bo'ladi. Betonning cho'zilishdagi qarshiligi uning siqilishdagi qarshiligiga nisbatan bir necha m arta kam bo'lganligi sababli cho'zuvchi kuchlanishlar ta’siridan betonda mikroyoriqlar paydo bo'ladi.
Agar to'ldiruvchilarning mustahkamligi — va elastiklik moduli — Ea, sement toshning mustahkamligi — Rcva elastiklik m oduli — Ec dan katta, ya’ni R > R c va E >Esbo'lsa (bu og'ir betonlar uchun xarakterli), yoriqlar to'lcliruvciii £>ilan sement toshi chegarasidan yoki sement toshi bo'ylab rivojlanadi. Agar Rgva E bo'lsa, yoriqlar to'ldiruvchi ham da sement toshi bo'yicha rivojlanadi (bu yengil betonlar uchun xarakterli). Hozirgi vaqtda qo'llanilayotgan beton mustahkamligi nazariyasida uning strukturasi e’tiborga olinmaydi. Betonning m ustahkam ­ ligi uning strukturasiga bog'liqligi masalasi shu vaqtgacha o ‘z yechim ini topgani yo'q. Bu masalaning yechim i ayniqsa M arkaziy Osiyo iqlimi sharoitida ishlatiladigan betonlar uchun ju d a muhim aham iyat kasb etadi. Chunki beton quruq va issiq iqlim sharoitida issiqlik va nam lik ta'sirida (tashqi kuchlar ta'siridan tashqari) qo'shim cha ichki kuchlanishlar holatida bo'ladi. Bu holat hisob ishlarida yetarli darajada e’tiborga olinmaydi. Shu kungacha betonning ustahkamligi va deformasiyalanishi haqida m a'lum ot faqat beton namunalarini siqish natijalari orqali aniqlanadi. Bunda betonning fizik va mexanik xossalarining o'rtacha qiym atlari topiladi va ular tem irbeton konstruksiyalarini loyihalash uchun hozirgi kunda asos qilib olingan.
Normativ qarshiliklar va betonmarkalari . Betonning mustahkamligi uning yoshiga va qotish sharoitiga, namunaning shakli va o'lcham - lariga hamda kuchlanish holatining xarakteriga bog'liq bo'ladi. Beton bir jinsli bo'lmaganligi va turli xil omillarning ta'sir etishi natijasida xossalari keng miqyosda o'zgaruvchan bo'ladi, lekin shunga qaramay, hisob ishlarida ma’lum darajada ishonarli bo'lgan mustahkamlik ko'rsatkichlaridan foydalanishga to'g'ri keladi. Bir xil b eto n qorishm asidan tayyorlangan N ta nam una sinalganda, R {, Rv Ry . . ,RN qarshiliklarga teng bo'lgan betonm ustahkamligi olinadi. Bu qarshiliklar qiymati R ^ R ^ R ^ . . . bo'ladigan bo'lsa, tabiiyki, qaysi bir qarshilik konstruksiyalarni hisoblash uchun qo'llanishi m um kin degan savol tug'iladi. H isob ishlarida qo'llaniladigan bo 'lsa, konstruksiyaning ishonchlilik darajasi juda ham yuqori bo'lib, uning tannarxi esa qim m at bo'ladi. Agar hisob ishlarida RNqo'llaniladigan bo'lsa, kon- struksiyaning ishonchlilik darajasi juda ham past bo‘lib, uning tannarxi ham arzon bo‘ladi. Birinchi holat ham , ikkinchi holat ham loyihachilarni qanoatlantirm aydi. U vaqtda konstruksiyalarni hisoblashda qarshiliklarning qaysi biri qo'llanish lozim degan savol tug'iladi. Bu savolga ehtim ollar nazariyasidan javob topish mumkin. Betonning qarshiligi o'zgaruvchan ekan, dem ak, uni o'zgaruvchan m iqdor sifatida qabul qilish m um kin. Bu holatda beton qarshiligining o‘zgaruvchanligini baholash uchun o'zgaruvchan m iqdorlarning statik taqsimot qonunlaridan foydalanish m um kin. B ir xil beton qorishm asidan tayyorlangan n am u n alarn in g qarshiliklari /?,, R2, R3, . . ,RN dekart sistemasining abssissa o'qi bo'ylab, bu qarshiliklarning paydo bo'lishiga m os boMgan P v R2, R3, ...7? ehtimolliklarni ordinata o'qi bo‘ylab joylashtirilganda beton qarshililclarining empirik taqsim ot qonunini ifodalovchi grafikni
olam iz (1.2-rasm , a). Bunda beton qarshiliklarining o ‘rtacha qiymati = + ^2^2 + ^3^3 + .......+ « (1-1) R t, R2, R3, . . ./^q arsh ilik larn in g o‘rtasida joylashgan boMadi. Bu formulada P = N /N ; P = N %/N \ P = N J N .. . P„= N „/N bo‘lib, bunda N., N2, N3, . . .A^, betonning mos boMgan R }, R2, R3, . . .RN qarshiliklar soni; N —um um iy qarshiliklar soni. H isob ishlarida asosan b e to n n in g o ‘rta c h a qarshiligi Rm qoMlaniladigan bo'lsa, betonning haqiqiy qarshiligi R > R mbo'lgan h o lla rd a konstruksiyaning m u stahkam ligi ta ’m in lan g an va,
aksincha, Rbo'lsa, ta'm inlanm agan bo'ladi. Bu masalani yechish uchun o'zgaruvchan miqdorga taalluqli yana bir xarakteristikani aniqlaymiz, ya'ni har bir qarshilikdan uning o'rtacha qiymatini ayirib, farqini topamiz.
A, = Rt - Rm\ A2- R2 - Rm", A3= Rj - Rm\ Ayy= Rn — Rm (1.2)
Bu farqlarning kvadratlarini shu farqlarning paydo bo'lish ehtim ollariga o'paytirib, qo'shib chiqam iz va yig'indisidan kvadrat ildiz chiqaram iz:
Ол = л/р,A? +P2h\ + + PN A2 n (1-3)
O lingan natija csR b eton qarshiliklarining o 'rta c h a kvadrat cheklanishi deb ataladi. Beton qarshiliklarining o 'rtach a qiymati Rm va o 'rta kvadratik cheklanishi a R ma'lum bo'lganda, o'zgaruvchan m iqdor uchun nazariy taqsimot qonunini aniqlash mumkin. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, beton mustahkamligining taqsim ot qonuni normal Gauss qonuniga bo'ysunadi. (1.2-rasm , a).
Rasm dagi egri chiziq va abssissa o'qi bilan chegaralangan qism ining yuzasi birga teng •foe A = j P ( x ) d x = 1 (1.4)
Betonning normativ qarshiligi sifatida shunday bir kichik Rhn m iqdor qabul qilinishi kerakki, bunda P(x) egri chiziq abssissa va



Rhn qiym atiga mos bo'lgan ordinata o ‘qlari bilan chegaralangan sathning yuzasi imkon darajasida bir-biriga yaqinlashsin. M inim al qarshilik sifatida Rm- aR qabul qilinadigan bo‘lsa, egri chiziq ostidagi yuza Л = 0,84 ga teng bo‘ladi. Agar Rm - 1,64 стл qarshilik qabul qilinadigan bo‘lsa, A = 0,95 va Rm- 3 o Rb o ‘lsa, A = 0,999 ga teng bo‘ladi. U m um iy holda betonning norm ativ qarshiligini aniqlash uchun quyidagi form ulani yozish m umkin:

B eton qarshiligining o 'rta c h a kvadratik ch ek lan ish i a R ni qarshilikning o 'rtach a m iqdori Rm ga nisbati b eto n qarshiligi o'zgaruvchanligini ifodalaydi,
ya'ni V= a R/R m, u holda

Bu yerda я — ishonchlilik darajasi. Beton qarshiligining o'zgaruvchanligini ifodalovchi Kkoeffisiyentining miqdori betonning sifatiga va boshqa om illarga bog'liq bo'lib, tem irbeton konstruksiyalari tayyorlaydigan zavodlarda bir xil qiym atga ega bo'lmaydi. Shuning uchun ham m a zavodlarda betonning norm ativ qarshiligini ta'm inlash shart bo'lib, o 'rtach a qarshilik Rm esa beton qarshiligining o'zgaruvchanligini e'tiborga olgan holda ishlab chiqarishning har bir ma'lum sharoiti uchun alohida aniqlanadi. Betonning sifati yaxshi bo'lsa, V koeffisiyentining miqdori kichik bo'ladi. Bunda betonning o'rtacha qarshiligi uchun kichik bo'lgan m iqdor qabul qilinishi mumkin. Aks holda betonning o'rtacha qarshiligi uchun katta bo'lgan m iqdor qabul qilinadi. Bu esa, o 'z navbatida, sement sarfini oshirishga olib keladi. T em ir beton konstruksiyalari zavodlarida betonning sifatini nazorat qilish uchun betonning siqilishdagi kubik mustahkamligi qo'llaniladi. Betonning m ustahkam lik darajasi 95 % ta'm inlash bilan aniqlanadi. Buning uchun ishonchlilik darajasi я =1,64 ga teng bo'lishi kerak. U holda

Bu erda Rm— betonning o'rtacha statistik m ustahkam ligi; V— beton m ustahkam ligining o'zgaruvchanlik koeffisienti bo 'lib , o g 'ir va yengil betonlar uchun o 'rtach a 0,135 ni tashkil etadi. Betonning siqilish mustahkamligi sinflari В harfi bilan belgilanib, miqdor jihatidan (1.7) formula orqali aniqlangan kubik (1.5) ( 1.6) / ^ = / ^ ( l - l , 6 4 v ) , (1,7) mustahkamligiga teng bo'ladi. Betonning ustahkamlik bo'yicha sinflari yoki normativ qarshiliklari nazorat qilinadigan tavsif hisoblanadi.
Bu tavsif beton buyumining ishchi chizmasida qayd etiladi, buyumni tayyorlashda unga qat’iy amal qilish zarur. (1.7) formuladan ko'rinib turibdiki, betonning talab etilgan kubik mustahkamligi Rhn yoki m ustahkam lik bo'yicha sinfi В ni hosil qilish Rm bilan V ga bog'liq. Ish yaxshi tashkil etilgan tem irb eto n m ahsulotlari ishlab chiqaradigan korxonalarda beton yuqori darajada bir jinsli qilib tayyorlansa (o'zgaruvchanlik koeffisiyenti V kichik bo'lsa), o'rtacha m ustahkam lik R ham kam ayadi, natijada sement tejaladi. O 'zgaruvchanlik koeffisiyenti V = 0,135 bo'lganda Rb = 0,78 bo'ladi. Agar V = 0,07 bo'lsa, normativ qarshilik Rb ning o'sha qiym atini olish uchun betonning o'rtacha m ustahkamligini kamaytirish m um kin,
ya’ni /? ,< /? (1.3-rasm ):

D em ak, o'zgaruvchanlik koeffisiyenti katta bo'lsa, betonning o'rtacha mustahkamligini oshirishga to'g'ri kelar ekan. Beton prizm alarining siqilish Rhn va cho'zilish Rbln bo'yicha norm ativ qarshiliklari (tajriba y o 'li bilan aniqlanm asa) kubik m ustahkam ligi orqali a n iq la n ad i. Agar b eto n n in g b o 'y lam a cho'zilishga bo'lgan normativ qarshiligi tajriba yo'li bilan aniqlansa, u holda quyidagi form uladan foydalaniladi:

bu yerda Rbln — betonning cho'zilishdagi o'rtacha mustahkamligi. Betonning cho'zilishmustahkamligi bo'yicha sinflari Bt m iqdor jihatidan uning cho'zilishdagi mustahkamligiga teng bo'lib, 0,95 aniqlikda (1.8) form uladan aniqlanadi. betonning m ustahkam ligiga baho beradigan asosiy ko'rsatkich uning kubik mustahkam ligidir. Betonning siqilishmustahkamligi — betonning eng muhim xarakteristikalaridan biri, bu uning siqilishdagi m ustahkamligidir. Yaqinyillargacha etalon sifatida betonning siqilishdagi
m ustahkam ligini ifodalovchi betonning m arkasi degan ko'rsatkich qabul qilingan edi.
Betonning markasi deb, qirralarining oMchami 20 sm bo'lgan beton kubning 28-chi sutkada siqilishdagi chegaraviy qarshiligiga aytiladi. Beton 28 sutka davom ida 20±2 C haroratda, havo namligi 95 % dan kam bo'lm agan sharoitda saqlangan. Bunda yuklanish tezligi 0,3 M Pa/s (3 kg/sm 2c)ga teng bo‘lishi lozim . Hozirgi kunda betonning m ustahkam lik bo'yicha sifatini ifodalovchi xarakteristika sifatida betonning sinfi degan tushuncha qo'llanilm oqda. Betonning sinfi deb qirralarining o'lcham lari 15 sm bo'lgan beton kubning 95 % ta’m inlanish bilan 28 sutkada aniqlangan siqilishdagi chegaraviy qarshiligiga aytiladi. Betonning sinfi bilan m arkasi o'rtasidagi farq qabul qilinadigan qarshilik m iqdorining ta’m inlanishi bilan ifodalanadi. Betonning markasi uchun qarshilikning ta ’m inlanishi 50 % ni tashkil etadi (qarshilikning o 'rta statik m iqdori). Betonning sinfi uch u n esa bu ko'rsatkich 95 % ni tashkil qiladi. Betonning m arkasi bilan sinfi orasidagi bog'lanish quyidagi form ula orqali ifodalanadi.

Bu yerda V — betonning sinfi (M Pa);