Реология бетона: прочность, модуль, ползучесть, усадка

Методики
Бетон
B30
B12.5
B15
B20
B22.5
B25
B27.5
B30
B35
B40
B45
B50
B55
B60
Портландцемент
Портландцемент
Быстротвердеющий
Шлакопортландцемент
Пуццолановый
Гранитный щебень, гравий
Гранитный щебень, гравий
Базальтовый щебень
Известняковый щебень
Мелкозернистый бетон
Бетонная смесь (НИИЖБ, ЦНИИС)
ОК 5–6 см
Ж 80–60 с
Ж 35–30 с
ОК 1–2 см (Ж 15–10 с)
ОК 3–4 см
ОК 5–6 см
ОК 9–10 см
л/м³
л/м³
10−6 МПа−1
10−6
Модуль упругости (НИИЖБ, ЦНИИС, СП 35)
не учитывать
не учитывать
5 мм
20 мм
30 мм
40 мм
Ползучесть (ЦНИИС)
Элемент и среда
м²
м
м−1
мм
%
Нагружение и время
сут
сут
МПа
сут

Нажмите Рассчитать для построения графиков

Методика расчёта

Рекомендации НИИЖБ (1988)

Кубиковая и призменная прочность в возрасте t — по формулам (2а), (2б):

\[R_b(t) = \left[1 + \dfrac{23}{55 + B} \cdot \dfrac{t - 28}{t + 11}\right] B\]

Начальный модуль упругости — по табл. 2 в зависимости от Rb(t) или, при известном удельном содержании цементного теста pz, по формуле (1). Предельная мера ползучести и усадка — по табл. 4 или формулам (3), (4) с поправками табл. 5–7. Мера ползучести с учётом старения бетона — по формуле (10):

\[C^*(t, t_0) = \dfrac{1}{E_b(t_0)} - \dfrac{1}{E_b(t)} + C(\infty, 28)\, \Omega(t_0)\, f(t - t_0)\]

Усадка во времени — по формуле (9).

Методические рекомендации ЦНИИС (1987)

Прочность — по формуле (1) с коэффициентами a, c, d по виду цемента (табл. 1), модуль упругости — по формуле (3) или табл. 3. Мера ползучести — по уравнению (8) в приведённом времени \(\bar t = t \left(1 + \dfrac{870}{50 + t}\right)\):

\[c(t, t_0) = c(28)\, \left(c + d\, e^{-\gamma \bar t_0}\right) \left[1 - k\, e^{-\gamma (\bar t - \bar t_0)}\right]\]

Быстронатекающая часть ползучести учитывается вертикальным отрезком кривой (п. 1.5) или уточнённо — степенным законом (12) на начальном участке. Нелинейная ползучесть — по (10), (14); усадка во времени — по п. 7.5.

СП 35.13330.2011

Модуль упругости — по табл. 7.11, нормативные cn и εsn — по табл. 7.12 с поправками табл. 7.13. Удельная деформация ползучести во времени — по формулам (Т.5), (Т.6) приложения Т:

\[c_t = \dfrac{c_{lim}}{2} \sqrt{\dfrac{\Delta t}{a_m}} \;\; (\Delta t \le a_m), \qquad c_t = c_{lim} \dfrac{\Delta t}{a_m + \Delta t} \;\; (\Delta t > a_m)\]

Развитие усадки во времени — по формуле (7.2): множитель \(1 - e^{-0{,}1\sqrt{t}}\).

EN 1992-1-1

Прочность и модуль во времени — по 3.1.2, 3.1.3. Характеристика ползучести — по приложению B.1:

\[\varphi(t, t_0) = \varphi_{RH}\, \beta(f_{cm})\, \beta(t_0)\, \beta_c(t, t_0)\]

Усадка — сумма усадки при высыхании (3.9) и аутогенной усадки (3.11).

Ограничения калькулятора

  • Тяжёлый и мелкозернистый бетон на цементном вяжущем; температура среды около 20 °C
  • Линейная ползучесть по НИИЖБ и СП 35; нелинейная ползучесть — по ЦНИИС (при σ > 0) и по EN 1992-1-1 (при σ > 0.45·fck(t0))
  • По СП 35 — классы B20–B60 (табл. 7.11, 7.12); по ЦНИИС с подвижностью смеси — B20–B60 (табл. 3, 4); по EN 1992-1-1 — класс не ниже B15
  • Виброползучесть, поправки для климатического подрайона IVА и переменные во времени напряжения не учитываются

Часто задаваемые вопросы

Чем отличаются мера ползучести и характеристика ползучести?

Мера ползучести C(t, t0) — деформация ползучести к моменту t от единичного напряжения, приложенного в возрасте t0, МПа−1. Характеристика ползучести φ(t, t0) — отношение деформации ползучести к упругой деформации: φ = E·C. В EN 1992-1-1 характеристика отнесена к касательному модулю Ec = 1,05·Ecm в возрасте 28 сут.

Почему методики дают разные кривые?

Методики опираются на разные опытные данные и по-разному учитывают возраст загружения, размеры сечения и влажность. Кроме того, в EN 1992-1-1 прочность задаётся средним значением на цилиндрах fcm, а в отечественных нормах — классом по кубиковой прочности B.

Что такое открытый периметр сечения?

Это часть периметра поперечного сечения, с которой бетон высыхает, — без граней, закрытых опалубкой, гидроизоляцией или смежными конструкциями. По нему вычисляют модуль открытой поверхности Mo = u/A и приведённые размеры сечения.