Зависимость прочности от В/Ц и других факторов

Прочность бетона в определенный срок при твердении в нормальных условиях зависит главным образом от прочности (активности) цемента и водоцементного отношения. Прочность бетона повышается с увеличением прочности цемента или уменьшением В/Ц.
Под В/Ц понимается отношение массы воды к массе цемента в свежеизготовленной бетонной смеси.

Зависимость прочности бетона от В/Ц вытекает из физической сущности формирования структуры бетона. При твердении цемента химически связывается 15 – 25 % воды от массы цемента. Для придания бетонной смеси пластичности в бетон добавляется воды значительно больше: 40 – 70 % от массы цемента (В/Ц = 0,4 – 0,7). Избыточная вода остается в бетоне в виде водяных пор и капилляров, или испаряется, оставляя воздушные поры. Чем больше этих пор, тем ниже прочность бетона.

Таким образом, закон водоцементного отношения по существу выражает зависимость прочности бетона от его плотности, или пористости.

При одинаковом водоцементном отношении прочность бетона мало зависит от подвижности бетонной смеси (например, предел прочности образцов, приготовленных из жесткой смеси, был выше прочности образцов из пластичной смеси в среднем всего на 1 … 5 %).

Однако, зависимость Rб = f (В/Ц) выполняется лишь в определенных пределах. Так, при очень низких водоцементных отношениях , даже при повышенных расходах цемента и воды, не удается получить удобообрабатываемые бетонные смеси и необходимую плотность бетона. Определенную роль в этом случае играет и тот факт, что для гидратации цемента необходим некоторый избыток воды (см. п. 4.1) по сравнению с тем количеством, которое непосредственно вступает во взаимодействие с цементом.

На прочность бетона, хотя и менее существенное (чем прочность цемента и В/Ц), но заметное влияние оказывают: вид цемента, свойства заполнителей, способ приготовления и др. факторы.

В расчетах составов бетона обычно используются средние зависимости прочности бетона от различных факторов, выведенные на основании многочисленных опытов.

Для определения состава бетона более удобна зависимость Ц/В, вместо В/Ц. Опыты показали, что при изменении цементно-водных отношений от 1,3 до 2,5 (В/Ц от 0,4 до 0,7) зависимость между прочностью бетона, активностью цемента и цементно-водным отношением является прямолинейной и может быть выражена формулой:

Rб = А Rц /(Ц/В — С),

где Rб – прочность бетона в возрасте 28 сут;

А и С – эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние

заполнителей и др. факторов (С = 0,5);

Ц/В – цементно-водное отношение.

При Ц/В свыше 2,5 прямолинейная зависимость нарушается. Фактическая прочность получается меньше расчетной. В этом случае зависимость также можно принять прямолинейной, но с меньшим углом наклона прямой.

Строго говоря, зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения и активности цемента вовсе не прямолинейная, а представляет собой довольно сложную кривую. Однако для практических целей эту кривую можно заменить двумя прямыми и для расчета состава бетона использовать две эмпирические формулы:

для бетонов с В/Ц ≥ 0,4 (Ц/В ≤ 2,5) Rб = А Rц / (Ц/В – 0,5);

для бетонов с В/Ц ≤ 0,4 (Ц/В ≥ 2,5) Rб = А Rц / (Ц/В + 0,5).