Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях. Прочность бетонных конструкций

Прочность - главное свойство бетона

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего бетон сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в некоторых конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии . Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может определяться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%.

Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: В b 1; В b 1,5; В b 2; В b 2,5; В b 3,5; В b 5; B b 7,5; В b 10; В b 12,5; В b 15; В b 20; В b 25; В b 30; В b 35; В b 40; В b 50; В b 55; В b 60. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см 2 (МПах10).

Тяжелый бетон имеет следующие марки при сжатии: М b 50; М b 75; М b 100; М b 150; М b 200; М b 250; М b 300; М b 350; М b 400; М b 450; М b 500; М b 600; М b 700; М b 800.

Между классом бетона и его средней прочностью при коэффициенте вариации прочности бетона n = 0,135 и коэффициенте обеспеченности t = 0,95 существуют зависимости:

В b = R b х0,778, или R b = В b / 0,778.

Соотношение классов и марок для тяжелого бетона

При проектировании конструкций обычно назначают класс бетона, в отдельных случаях - марку. Соотношение классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в табл. 1.

Прочность при растяжении . С прочностью бетона на растяжение приходится иметь дело при проектировании конструкций и сооружений, в которых не допускается образование трещин. В качестве примера можно привести резервуары для воды, плотины гидротехнических сооружений и др. Бетон на растяжение подразделяют на классы: В t 0,8; B t 1,2; B t 1,6; В t 2; B t 2,4; В t 2,8; В t 3,2 или марки: Р t 10; B t 15; B t 20; B t 25; B t 30; B t 35; В t 40.

Прочность на растяжение при изгибе. При устройстве бетонных покрытий дорог, аэродромов назначают классы или марки бетонов на растяжение при изгибе.

Классы: В bt 0,4; В bt 0,8; В bt 1,2; B bt 1,6; В bt 2,0; В tb 2,4; В bt 2,8; В bt 3,2; В bt 3,6; В bt 4,0; B bt 4,4; В bt 4,8; В bt 5,2; В bt 5,6; В bt 6,0; В bt 6,4; В bt 6,8; В bt 7,2; В bt 8.

Таблица 1. Соотношение классов и марок при сжатии для тяжелого бетона

Марки: Р bt 5; Р bt 10; Р bt 15; Р bt 20; Р bt 25; Р bt 30; Р bt 35; Р bt 40; Р bt 45; Р bt 50; Р bt 55; Р bt 60; Р bt 65; Р bt 70; Р bt 75; Р bt 80; Р bt 90; Р bt 100.

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона.

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона. На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Активность цемента . Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость R b = f(R Ц). Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.

Водоцементное отношение . Прочность бетона зависит от В/Ц. С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением - уменьшается. Это определяется физической сущностью формирования структуры бетона. При твердении бетона с цементом взаимодействует 15-25% воды. Для получения же удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40-70% воды (В/Ц = - 0,4...0,7). Избыточная вода образует поры в бетоне, которые снижают его прочность.

При В/Ц от 0,4 до 0,7 (Ц/В = 2,5... 1,43) между прочностью бетона R в, МПа, активностью цемента R ц, МПа, и Ц/В существует линейная зависимость, выражаемая формулой:

R b = A R ц (Ц/В – 0,5).

При В/Ц 2,5) линейная зависимость нарушается. Однако в практических расчетах пользуются другой линейной зависимостью:

R b = A1 R ц (Ц/В + 0,5).

Ошибка в расчетах в этом случае не превышает 2-4 % вышеприведенных формулах: А и А 1 - коэффициенты, учитывающие качество материалов. Для высококачественных материалов А = 0,65, А1 = 0,43, для рядовых - А = 0,50, А1 = 0,4; пониженного качества - А = 0,55, А1 = 0,37.

Прочность бетона при изгибе R bt , МПа, определяется по формуле:

R bt =A` R` ц (Ц/В - 0,2),

где R ц - активность цемента при изгибе, МПа;

А" - коэффициент, учитывающий качество материалов.

Для высококачественных материалов А" = 0,42, для рядовых - А" = 0,4, материалов пониженного качества - А" = 0,37.

Качество заполнителей . Не оптимальность зернового состава заполнителей, применение мелких заполнителей, наличие глины и мелких пылевидных фракций, органических примесей уменьшает прочность бетона. Прочность крупных заполнителей, сила их сцепления с цементным камнем влияет на прочность бетона.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, вибро - и турбосмесителях выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях на 20-30%. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности тонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.

Влияние возраста и условий твердения . При благоприятных температурных условиях прочность бетона растет длительное время и изменяется по логарифмической зависимости:

R b (n) = R b (28) lgn / lg28,

где R b (n) и R b (28) - предел прочности бетона через n и 28 суток, МПа; lgn и lg28 - десятичные логарифмы возраста бетона.

Эта формула осредненная. Она дает удовлетворительные результаты для бетонов, твердеющих при температуре 15-20 °С на рядовых среднеалюминатных цементах в возрасте от 3 до 300 суток. Фактически же прочность на разных цементах нарастает поразному.

Рост прочности бетона во времени зависит, в основном, от минерального и вещественного составов цемента. По интенсивности твердения портландцементы подразделяют на четыре типа (табл. 2).

Интенсивность твердения бетона зависит от В/Ц . Как видно из данных, приведенных в табл. 3, более быстро набирают прочность бетоны с меньшим В/Ц.

На скорость твердения бетона большое влияние оказывает температура и влажность среды. Условно-нормальной считается среда с температурой 15-20 °С и влажностью воздуха 90-100%.

Таблица 2. Классификация портландцементов по скорости твердения

Таблица 3. Влияние В/Ц и возраста на скорость твердения бетона на цементе III типа

Как видно из графика, приведенного на рис. 1, прочность бетона в 28-суточном возрасте, твердевшего при 5 °С, составила 68%, при 10°С - 85%, при 30 °С - 115% от предела прочности бетона, твердевшего при температуре 20 °С. Те же зависимости наблюдаются и в более раннем возрасте. То есть интенсивнее набирает прочность бетон при более высокой температуре и, напротив, медленней - при ее понижении.

При отрицательной температуре твердение практически прекращается, если не снизить температуру замерзания воды введением химических добавок.

Рис. 1.

Твердение ускоряется при температуре 70-100 °С при нормальном давлении или при температуре около 200 °С и давлении 0,6-0,8 МПа. Для твердения бетона требуется среда с высокой влажностью. Для создания таких условий бетон укрывают водонепроницаемыми пленочными материалами, покрывают влажными опилками и песком, пропаривают в среде насыщенного водяного пара.

Повторное вибрирование увеличивает прочность бетона до 20%. Оно должно выполняться до конца схватывания цемента. Повышается плотность. Механические воздействия срывают пленку гидратных новообразований и ускоряют процессы гидратации цемента.

В рабочих чертежах конструкции или в стандартах на изделия обычно указывают требования прочности бетона, его класс или марку. При проектировании конструкции прочность бетона на сжатие характеризуется классами. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Бетоны подразделяют на классы: В1, В1.5, В2, В2.5, В3.5, В5, В7.5, В10, В12.5, В15, В20, В25, В30, В35, В40, В50, В55, В60.

На производстве контролируют среднюю прочность или марку бетона. Между классами бетона и его средней прочностью имеется зависимость

В = R (1  tν ) , (7.14)

где В – класс бетона по прочности, МПа; R – средняя прочность, которую следует обеспечить при производстве конструкции, МПа;t – коэффициент характеризующий принятый при проектирование обеспеченность класса бетона;ν – коэффициент вариации прочности бетона. Для перехода от класса бетона В к средней прочности бетона (МПа), контролируемой на производстве для образцов 15х15х15 см (при нормативном коэффициенте вариации 13,5 % иt= 1,64) следует применять формулуR ср б = В/0,778.

Пример, для класса В5 получим среднюю прочность R ср б = 6,43 МПа, а для класса В40R ср б = 51,4 МПа.

Средняя прочность или марка тяжелого бетона определяется пределом прочности (МПа) при сжатии стандартных бетонных кубов 15х15х15 см, изготовленных из рабочей бетонной смеси в металлических формах и испытанных в возрасте 28 сут. после твердения в нормальных условиях (температура 15-20 0 С, относительная влажность окружающего воздуха 90-100 %). В строительстве используют следующие марки: М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600 и выше (через М 100). На производстве необходимо обеспечить среднюю прочность или заданную марку бетона. Превышения заданной прочности допускается не более чем на 15 %, т.к. это ведет к перерасходу цемента.

Кубы размером 15х15х15 см применяют в том случае, когда наибольшее крупность зерен заполнителя 40 мм. При другой крупности заполнителя можно использовать кубы иных размеров, однако размер ребра контрольного образца должен быть примерно в 3 раза больше максимальной крупности зерен заполнителя. Для определения марки бетона на кубах с другими размерами вводят следующие переходные коэффициенты, на которые умножают полученную в опытах прочность бетона:

Размер куба, см…………7х7х7 10х10х10 15х15х15…20х20х20

Коэффициент…………...0,85 0,85 1 1,05

§ 7.6. Однородность бетона по прочности

Колебания активности цемента, его нормальной густоты, минералогического состава, свойств заполнителей, дозировки материалов, режимов перемешивания и твердения – все это приводит к неоднородности структуры бетона. Вследствие этого отдельные объемы бетона могут отличаться друг от друга в большей или меньшей степени, что зависит от свойств используемых материалов и отлаженности технологического процесса. Соответственно будут и колебаться показатели свойств бетона: прочность, плотность, проницаемость, морозоустойчивость и др. для оценки однородности бетона используют статические методы. Качество бетона определяется главным образом его средней прочностью (или соответствующим комплексом показателей) и однородностью, которая оценивается по коэффициенту вариации прочности (или др. показателей).

При контроле качества бетона по прочности с учетом его однородности проводят статистическую обработку результатов испытаний бетона за определенный период и определяют характеристики его прочности и однородности. В проектах указываются значения нормируемой прочности бетона (в проектном и промежуточном возрасте, отпускные и передаточные).

Требуемая прочность R т представляет собой минимально допустимое значение фактической прочности бетона в партии, при котором будет обеспечена нормируемая прочность с заданной степенью гарантии. Она устанавливается лабораториями заводов и строек в соответствии с достигнутой однородностью бетонов партии.

Фактическая прочность бетона в партииR m определяется как среднее значение прочности, определенные по результатам испытаний контрольных образцов или не разрушающими методами не посредственно в конструкции.

Одновременно с требуемой прочностью определяют средней уровень прочности R у (заданную прочность), представляющий собой среднее значение прочности бетона, устанавливаемое лабораториями заводов и строек на определенный контролируемый период в соответствии с достигнутой однородностью бетона по прочности, по которому подбирается состав бетона и которое поддерживается в производстве.

В качестве характеристике однородности бетона используют средней коэффициент вариации прочности υ п по всем партиям за анализируемый период.

Прочность бетона в партии R m (МПа)

R m = ∑ п i =1 R i / n ,(7.15)

где R i единичное значение прочности бетона, МПа;n общее число единичных значении прочности бетонов в партии.

За единичные значения принимают среднюю прочность бетона в одной серии образцов или применении не разрушающих методов контроля.

Продолжительность анализируемого периода для определения характеристик однородности устанавливают от одной недели до двух месяцев. Число единичных значений прочности бетона за этот период должно быть более 30. по результатам испытания вычисляют среднеквадратическое отклонение S m икоэффициент вариации υ m прочности для всех видов нормируемой прочности бетона.

Для сборных конструкций допускается коэффициент υ m для прочности бетона в проектном возрасте не вычислять, а принимать меньше на 15 % по сравнению сυ m отпускной прочности.

При числе единичных значений прочности в партии n> 6,S m (МПа) вычисляют по формуле:

S m = . (7.16)

Если п = 2...6, то s m = w m / a , где w m - размах единичных значений прочности в контролируемой партии, МПа, определяемый как разность между максимальным и минимальным единичными значениями прочности, а - коэффициент, зависящий от n :

Значение n 2 3 4 5 6

Значение a 1,13 1,69 2,06 2,33 2,50

Коэффициент вариации прочности бетона υ m (%) в партии

υ m = (S m / R m )100. (7.17)

Средний коэффициент вариации прочности бетона υ n за анализируемый период

(7.18)

где υ mi коэффициент вариации прочности в каждойi -й изN проконтролированных в течение анализируемого периода партий бетона;n i – число единичных значений прочности бетона в каждойi -й изN партий бетонадолжно быть более 30.

Требуемую прочность бетона (отпускную, передаточную, в промежуточном и проектном возрастах) при нормировании прочности по классам вычисляют по формуле:

R т = k т R н , (7. 19)

где k т коэффициент требуемой прочности, принимаемый по табл. 7.5 в зависимости от коэффициента вариацииυ п ;R н нормированное значение прочности бетона, МПа (отпускной, передаточной, в промежуточном и проектном возрастах), для бетона данного класса.

Таблица 7.5. Значение коэффициента требуемой прочности

Средний для контролируемого периода уровень прочности R у , МПа (отпускной, передаточной, в промежуточном и проектном возрастах):

R у = k мп R т , (7.20)

где k мп коэффициент, принимаемый в зависимости от υ п:

υ п, %................<6 6…7 7…8 8…10 10…12 12…14 >14

k мп …………1.03 1.04 1.05 1.07 1.09 1.12 1.15

Для тяжелого и легкого бетона k мп должен приниматься не более 1,1, для плотного силикатного бетона – не более 1,13.

В начальный период до накопления необходимого для ведения статистического контроля числа результатов испытаний требуемая прочность:

R т = 1,1 R н/ k б .

где k б – коэффициент, принимаемый для всех бетонов (кроме ячеистого и плотного силикатного) 0,78, для ячеистого – 0,7, для плотного силикатного – 0,75.

Прочность бетона – это техническая характеристика, определяющая его способность противостоять механическому и химическому воздействию.

Для чего нужно знать прочность бетона?

Практически при любом строительстве, будь то жилые здания, или хозяйственные постройки, используется бетон. В зависимости от вида и этапа строительства, требования, предъявляемые к строительным материалам, могут существенно изменяться. Так, например, для заливки фундаментов и возведения стен используются различные марки бетона. Марка бетона в свою очередь определяется его прочностью.
Прочность бетона – это наиболее важная характеристика, определяющая свойства и эксплуатационные качества бетонных конструкций и элементов строительных сооружений.

Знание показателей прочности бетона позволит избежать многих нежелательных последствий для строительных сооружений. Например, использование бетона, имеющего недостаточный уровень прочности, может привести к снижению эксплуатационных качеств постройки, появлению трещин, преждевременному разрушению и досрочному выходу здания из строя.
Определение прочности бетона является также обязательной процедурой для застройщиков перед сдачей здания в эксплуатацию.

Как определяется прочность бетона?

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.
Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

• Разрушающие.
• Неразрушающие.

Разрушающие методы предполагают разрушение образца, изготовленного из контрольной пробы бетонной смеси, а также взятого из бетонной поверхности при помощи алмазного бура.

При этом методе исследования происходит раздавливание кубиков или выпиленных цилиндров бетона под испытательным прессом. Нагрузка увеличивается непрерывно и равномерно до момента разрушения контрольного образца. Полученная в результате цифра критической нагрузки фиксируется и по ней происходит дальнейший расчет прочности бетона.

Разрушающий метод считается наиболее точным для определения прочности бетона. Обследование здания методом раздавливания бетонных проб, определяет прочность бетона на сжатие. Согласно действующим в настоящее время СНиПам, он является обязательным перед сдачей здания в эксплуатацию.

Неразрушающие методы не требуют получения образцов и их последующего разрушения. Испытания проводятся при помощи различных приборов и инструментов.

В зависимости от используемых приспособлений различают следующие неразрушающие методы исследований:

• частичного разрушения;
• ударного воздействия;
• ультразвукового обследования.

Метод частичного разрушения основан на местном воздействии на бетонную поверхность и приводит к незначительному ее повреждению.

Различают следующие методы частичного разрушения:

• на отрыв;
• скалыванием;
• отрыв со скалыванием.

Метод отрыва состоит в закреплении на участке бетонной поверхности металлического диска при помощи специального клея и последующего его отрыва. Усилие, необходимое для разрушения бетона при подобном методе фиксируется и используется в дальнейших вычислениях прочности.
Метод скалывания заключается в механическом воздействии скользящего характера на ребро конструкции и регистрации усилия, при котором происходит откалывание его участка.

Метод отрыва со скалыванием характеризуется большей точностью, по сравнению с остальными методами частичного разрушения. Суть его состоит в закреплении на участке бетонной конструкции анкерных устройств и последующего их отрыва от поверхности.
Методы ударного воздействия основаны на применении к бетонной поверхности силового воздействия ударного типа.

Различают 3 метода определения прочности ударом:

• метод ударного импульса;
• упругого отскока;
• пластической деформации.

Метод ударного импульса достаточно прост в использовании и состоит в регистрации силы удара и возникающей при этом энергии.

Метод упругого отскока не менее прост и заключается в определении величины отскока бойка ударника от бетонной поверхности.

Метод пластической деформации состоит в силовом воздействии на исследуемую область приборов с закрепленными на их ударной поверхности штампов шарикового или дискового типа. По глубине полученных в результате удара или давления отпечатков определяется прочность бетона.

Метод ультразвукового обследования подразумевает использование прибора, испускающего ультразвуковые волны. При этом определяется скорость ультразвука, проходящего сквозь бетонную конструкцию. Преимущество подобного метода – в возможности исследования не только поверхности бетона, но и его глубинных слоев. Недостаток – в большом проценте погрешности при расчетах.

От чего зависит прочность бетона?

В результате химических процессов, происходящих при взаимодействии бетонной смеси с водой прочность бетона в процессе его застывания увеличивается. Под влиянием различных факторов скорость химических реакций может замедляться и ускоряться. От этого же будет зависеть показатель прочности бетона.

Выделяют следующие основные факторы, влияющие на прочность бетона:

• активность цемента;
• процентное содержание цемента;
• соотношение цемента и воды в растворе;
• технические характеристики и качество наполнителей;
• качество смешивания составляющих бетонной смеси;
• степень уплотнения;
• время, затраченное на застывание раствора;
• внешние условия (температура воздуха и влажность среды);
• применение повторного вибрирования.

Наиболее важным фактором, определяющим прочность бетона, является активность цемента. Выяснена и определена прямая зависимость между активностью цемента и прочностью бетона. Чем выше активность, тем более прочными получаются бетонные изделия и наоборот, чем она ниже, тем меньше прочность и качество бетона.

Процентное содержание цемента не менее важная величина, определяющая показатели прочности. Увеличение количества цемента в смеси ведет к повышению прочности бетонных конструкций. Уменьшение – к ее снижению. При этом существует следующая закономерность: увеличение прочности происходит лишь до определенного момента. В дальнейшем показатели прочности бетона возрастают незначительно, а вот его нежелательные качества – усадка и ползучесть, увеличиваются.

Соотношение цемента и воды влияет на прочность вследствие физических особенностей застывающей бетонной смеси. Одной из них является способность бетона связывать лишь 15-25% входящей в его состав воды. В бетонном же растворе, как правило, присутствует от 40 до 70% воды, необходимой для облегчения укладывания бетона в форму. Излишек воды приводит к образованию пор в толще бетона, что ведет к снижению его прочности. Отсюда вытекает следующая закономерность: при возрастании величины водоцементного соотношения В/Ц, прочность бетона уменьшается, а при ее уменьшении – увеличивается.

Качество и свойства наполнителей также играют немалую роль в формировании прочности бетона. Наличие органических и глинистых веществ, использование мелкофракционных наполнителей, приводит к снижению прочности. Крупные фракции имеют лучшее сцепление с цементным связующим, и их использование увеличивает прочность бетона.

Качество смешивания и применение вибрирования влияет на степень уплотнения бетонного раствора. От плотности бетона зависит его прочность. Чем плотнее улеглись частицы бетонного состава, тем выше будет прочность бетона.

Внешние условия и время отвердевания бетона – еще один из факторов, определяющих показатели его прочности. Наиболее благоприятной считается температура от 15 до 20С0. Влажность воздуха при этом должна составлять от 90 до 100%. При таких параметрах среды происходит быстрое возрастание прочности бетона и увеличивается время его отвердевания. С течением времени, показатель прочности увеличивается. Его рост прекращается лишь после полного высыхания бетона или его замерзания.

Прочность бетона через 7 суток и 28 дней

Давно выяснена и рассчитана закономерность, при которой происходит возрастание прочности бетона в зависимости от времени его застывания. В соответствии с ней наибольший показатель предела прочности – 100%, бетон набирает на 28-е сутки застывания. На 7-е сутки бетон показывает 60-80% своей потенциальной прочности. На 3-и сутки соответственно 30%. По ГОСТу, именно в эти дни рекомендовано производить испытания бетонных кубиков.

Изменение прочности бетона с течением времени происходит по следующей логарифмической зависимости:
Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28, где Rb – прочность бетона, n-количество дней, а lg-десятичный логарифм возраста бетона.
Расчет прочности по формуле дает лишь приблизительные показатели прочности. Важно учесть также, что подобным образом можно определить прочность бетона начиная с 3-х дневного возраста.

Прочность бетона по маркам

Марка бетона указывает предел его прочности на сжатие и выражается в кгс/см2 (килограмм-силы на см2). Обозначается она буквой М, а цифра после буквы указывает среднее, приблизительное значение прочности.
В строительстве чаще всего используются бетоны следующих марок: М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500.

Показатели прочности бетона по маркам:

• М100 — показатель прочности равен 98,23 кгс/см2
• М150 – от 130,97 до 163,71 кгс/см2
• М200 – 196,45 кгс/см2
• М250 – 261,93 кгс/см2
• М300 – от 294,68 до 327,42 кгс/см2
• М350 – от 327,42 до 360,18 кгс/см2
• М400 – 392,9 кгс/см2
• М450 – 458,39 кгс/см2
• М500 – 523,87 кгс/см2

Марка бетона и его прочность зависит от количества цемента, входящего в его состав. Чем больше содержание цемента, тем выше будет марка и наоборот, чем ниже марка, тем меньше цемента содержит бетонная смесь.

Применение бетона в зависимости от его прочности

Наиболее важной характеристикой бетона является его прочность на сжатие, определяемая маркой бетонной смеси. Для каждого вида строительных работ используются свои марки бетона.

Бетон марки М100 – разновидность легких бетонов. Применяется на начальных этапах строительства, для подготовки основания под фундамент, заливкой монолитных стен, перед арматурными работами, а также в дорожном строительстве при устройстве бордюров.

М150 – имеет несколько более высокую прочность, поэтому помимо подготовительных работ, может использоваться для стяжки пола, устройства пешеходных дорог. Возможно его применение в качестве фундамента при строительстве малоэтажных построек. Так же, как и марка М100, является одним из видов легких бетонов.

М200 – наиболее часто используемая в строительстве марка. Обладает достаточно высоким показателем прочности и применяется практически на всех этапах строительных работ. Бетоном, имеющим такую марку, заливают фундаменты, площадки, пешеходные дорожки. Используют его и для устройства лестниц и лестничных пролетов, а также возведения несущих стен. При строительстве дорог, бетоном марки М200 формируют подушку под бордюр.

М250 – охватывает сферу применения предыдущей марки. Однако вследствие более высокой прочности может также применятся в производстве плит для перекрытий при возведении малоэтажных зданий.

М300 – не менее популярная марка в строительстве, чем бетон марки М200. Из него изготавливаются блоки несущих стен, плиты перекрытий, лестницы, заборы. М300 используется для заливки монолитных фундаментов, площадок и в других подобных работах.

М350 – имеет достаточно высокую прочность. Область применения – изготовление фундаментных плит при возведении многоэтажных зданий, плит перекрытий и опорных балок. Используют марку М350 в монолитном строительстве, при изготовлении аэродромных плит, опорных колонн, бассейнов и подобных изделий.

М400 – сфера применения — изготовление ЖБИ, строительство гидротехнических сооружений и зданий, несущих повышенную, по сравнению с жилыми постройками, нагрузку. Это могут быть многоэтажные торгово-развлекательные комплексы, аквапарки и так далее.

М450 – применяется при возведении плотин, строительстве дамб и метро.

М500 – основная сфера применения – гидротехнические сооружения и железобетонные конструкции.

Вопрос о качестве и прочности бетона неизменно возникает в процессе его выбора и покупки. По мере развития технологий создавался весьма обширный ассортимент марок этого строительного материала.

Каждый вид бетона предназначен под конкретные условия его использования. Есть более универсальные растворы или для специальных задач.

Критерии

Определяющим показателем при покупке бетонной смеси являются условия и задачи ее использования. Для бетонных растворов существует два классифицирующих обозначения – марка и класс. Они информируют покупателя о свойствах строительного материала. Первая – это значение средней прочности, а второй - гарантировано обеспеченная прочность, которая обозначает, что свойства бетонных изделий обеспечиваются в 95 и больше случаях из 100.

Марка и класс определяется значениями:

• стойкости к сжатию (проектная, марочная);
• морозоустойчивости, воздействия высоких температур, влагонепроницаемости.

Марка

Этот индекс обозначается в цифровом значении и буквой М. Существует обширный перечень марок бетона марок от 50 до 1000, наиболее часто используется около десятка. Для свойств бетона определяющими условиями являются количество и качество цементной смеси в составе порошка. Марка зависит от расчетной прочности на сжатие — это значение в кгс/см2 на момент затвердевания раствора (на 28 день).

Чем больше цифра в индексе, тем бетон прочнее. Это значит, что он имеет больше цемента лучшего качества. Такой бетон дороже. Поэтому основная задача при выборе – найти баланс между ценой и требуемыми свойствами при возведении конкретного сооружения.

С раствором высокой прочности труднее работать – смесь быстрее сохнет, а это чревато последствиями при медленной работе: доставлять раствор и работать с ним нужно быстрее.

Класс

Класс обозначается буквой В и цифровым индексом после него. Список классов бетона тоже достаточно внушительный – от 3,5 до 80 (всего 21), это зависит от его разделения по прочности на нагрузку, возникающую от сжатия, но наиболее популярными стали тоже около десятка позиций (В15; В20; В25; В30; В40 и т. д.) Цифра означает показатель МПа (мегапаскали).

Каждый класс можно приравнять к конкретной марке и наоборот. В большинстве случаев в проектных документах указывают именно его, а не марку бетона, а в заказах на приобретении смеси – наоборот.

Соотношение маркировки

Лучше всего эти показатели отобразить таблицей:

Табл. Соотношения марка-класс

Условия, виды прочности

Основным свойством, характеризующим бетон, является его прочность. Она измеряется в МПа (мегапаскали) или кгс/см2. Прочность зависит от таких составляющих:

• качество и состав смеси. Чем выше качество и составляющая цемента, тем прочнее бетон;
• условия перемешивания. Недостаточно продолжительное перемешивание снижает качество;
• количество воды. Чем больше воды содержится в перемешиваемом растворе, тем меньшей будет его прочность;
• форма и фракция зерен. При неправильной форме зерен и большей их шероховатости сцепление лучше, соответственно бетон крепче;
• способ и порядок укладки;
• способ трамбовки. Утрамбованный вибраторами бетон лучше;
• твердость растет с возрастом.

Хорошую прочность бетону обеспечивает также влажная среда.

Классификация

Есть такие виды прочности:

• проектная, когда допускается полная нагрузка на бетон, предусмотренная нормативными документами (за умолчанием - после 28 дней);
• нормированная — показатель, определяемый в ГОСТах или ТУ;
• требуемая — минимально допустимое значение для использования, устанавливаемое лабораториями предприятий;
• фактическая — среднее значение по результатам испытаний;
• отпускная, когда разрешена отгрузка изделия потребителю;
• распалубочная, когда возможна выемка бетона из форм.

Непосредственно к качеству и марке бетона относятся прочности:

• на сжатие;
• на изгиб;
• на осевое растяжение;
• передаточная.

Их рассмотрим подробнее.

Прочность на сжатие

Бетон подобен природному камню: он имеет лучшую сопротивляемость сжатию, чем растяжению. Критерием прочности для бетона является предел его выдержки при сжатии. Это наиболее значимый показатель качества раствора. Например, бетон класса В15, марки М200 имеет среднюю стойкость сжатию 15 МПа или 200 кгс/м2, В25 – 25 МПа или 250 кгс/м2 и так далее.

Для определения этого показателя создают кубы-образцы, их помещают под лабораторный пресс. Постепенно увеличивают давление, и как только образец треснул – на экране прибора фиксируется значение этой характеристики.

Определяющим условием для присвоения класса бетона становится расчетный показатель по прочности на сжатие. Бетонная смесь высыхает и затвердевает долго – 28 дней. Вообще, этот процесс может длиться несколько лет, но именно на 28 день раствор приобретает свои основные качества. По окончанию этого срока смесь достигает показателя, определяемого ее маркой (прочность проектная или расчетная).

Прочность на сжатие - это характеристика механических свойств бетона, устойчивости к нагрузкам. Это показатель границы сопротивления затвердевшего раствора к механическому воздействию сжатия в кгс/м2. Смесь М800 имеет наибольшую прочность, М15 – наименьшую.

Прочность на изгиб

Этот показатель увеличивается с ростом числового индекса марки. Показатели растяжения и изгиба намного меньше, чем нагрузочная способность бетона. Для молодого бетона это отношение составляет около 1/20, для более старого – 1/8. Прочность на изгиб учитывают на проектных стадиях строительства.

Определяют ее следующим способом. Делают заливку из бетона в форме бруса с размерами, например, 120x15x15 см. После окончательного затвердевания его кладут на подпорки, расположенные на расстоянии 1 м, а в центр помещают нагрузку, которую постепенно увеличивают до момента разрушения образца. Размер испытуемой балки и расстояния между подпорками могут быть разными.

Показатель прочности на изгиб высчитывают формулой:

Rизг = 0,1PL/bh2,

где L – расстояние подпорок (1 м в нашем случае); Р – вес нагрузки + вес образца, Н; b, h – ширина и высота сечения бруса (0,15 м). Эта прочность обозначается Btb и цифрой от 0,4 до 8.

Осевое растяжение

Осевое растяжение при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается. Она необходима для определения способности материала не растрескиваться при перепадах температуры и колебаниях влажности. Растяжение определяется как некоторая составляющая от прочности на изгиб.

Этот показатель наиболее сложно определить. Одним из способов является растягивание образцов балок на специальном растягивающем оборудовании. Бетон разрушается от двух противоположных растягивающих сил. Стойкость к осевому растяжению является важной для бетона, используемого для резервуаров, дорожного покрытия, там, где трещины от такого типа нагрузки недопустимы.

Мелкозернистые составы имеют лучшую стойкость, чем крупнозернистые (при той же прочности сжатия). По этому показателю классы бетона обозначаются Bt в диапазоне от 0,4 до 6, цифры обозначают показатель МПа.

Передаточная прочность

Это значение являет собой нормируемый показатель прочности бетона напряженных элементов во время передачи на него натяжения армирующих деталей. Передаточная прочность предусматривается нормативными документами и техническими условиями для конкретного вида изделий.

В большинстве случаев она назначается не меньше 70% проектной марки и зависит от свойств арматуры. Рекомендуемая величина этого показателя не менее 15 или 20 Мпа для различных видов армирования. Вкратце это тот показатель, обозначающий уровень, когда армировочные пруты не проскальзывают при снятии с кондукторов.

Популярные виды бетона

Есть бетоны обычные или тяжелые (М25-М800) и легкие (М10-М200). Рассмотрим их подробнее.

Легкие

От М5 до М35 применяются для ненесущих конструкций – они не особо прочные. М50 и М75 подходят для подготовительных работ перед заливкой бетона. М100-М150 – для малоэтажного строительства, конструктива, перемычек.

М200-М300 используются для большинства строительных задач. М200 отвечает классу В15, его прочность 196 кгс/м2 или 15 МПа. М250 (В20) имеет среднюю прочность 262 кгс/см2 или выдерживает давление 20 МПа, как и вышеуказанная марка набирает 70% прочности после 28 дней, а остальные 30% на протяжении полугода. Это легкие бетоны. Стяжки, полы, отмостки, фундаменты, лестницы, подпорки, бордюры – наиболее часто изготавливают именно из него. Замерзает при минусовых температурах и теряет до 5% своей стойкости при размораживании.

Легкие бетоны можно проверить, ударив по ним молотком или проведя острым предметом – на поверхности останутся достаточно отчетливые следы.

Обычные

М350 (класс В25) – кубический метр этого бетона способен выдержать нагрузку в 25 МПа, он отвечает М250. М400 (класс В30) – выдерживает нагрузку 30 МПа. Эти марки и выше используются для многоэтажных зданий, несущих, монолитных конструкций, чаш бассейнов. Наиболее часто используется для дорожного покрытия, плит перекрытий, так как водонепроницаемый (класс W8), морозостойкий (F200).

Марки от М350 (классы от В25) и больше относятся к более прочным бетонам, они имеют высокую плотность и лучшие показатели стойкости к морозам и влажности, но намного тяжелее.

Марки бетона по прочности. Класс бетона.

Марки бетона по прочности. Класс бетона.

Основным показателем свойств бетона является прочность на сжатие. При нормировании прочности бетона используется характеристика - марка бетона . Марка бетона по прочности - это средний показатель прочности, а класс бетона - это показатель гарантированной прочности.

Марка бетона по прочности на сжатие - предел нагрузки (кгс/см²), которую может выдержать базовый образец бетона с геометрическими размерами 15×15×15 см на 28 день после изготовления. Эта та характеристика, которая гарантирует получение бетона заданной прочности. Марка бетона по прочности на сжатие обозначается латинской буквой «М » и определяет прочность, цифра означает прочность на сжатие, выраженная в кгс/см².

Класс бетона по прочности на сжатие обозначается латинской буквой «В », а цифра, которая стоит за ней, - это нагрузка (МПа), которую бетон должен выдержать в 95% случаев. К примеру, если речь идет о бетоне B10, то это означает, что данный класс бетона, имея прочность 131,0 кгс/см² должен выдерживать давление на сжатие 10МПа в 95 случаях из 100.

Требования к бетону в нормативных документах указываются именно в классах, но при заказе бетона строительными компаниями бетон обычно заказывается в марках. Данные показатели определяют в каких целях можно будет использовать бетон заданной прочности и должны полностью соответствовать проектной документации. Понятия марки и класса бетона используются совместно.

Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками (ГОСТ 26633-91*)

Назначение бетона по маркам

В зависимости от класса и марки бетона по прочности составлены рекомендации по применению и назначение в различных областях строительства :

М 100 (B 7,5) – марка бетона, предназначенная для проведения работ, которые имеют предварительный характер. Они обычно предшествуют арматурным работам, созданию стяжки в помещениях, а также заливке бордюров. Эта марка, относящаяся к легким видам бетона, не предполагает больших нагрузок.

М 150 (В 12,5) – марка, также считающаяся легким видом бетона, предназначается для специальных работ, имеющих подготовительный характер и проводящихся в период работы над фундаментом и заливкой плит, относящихся к монолитному типу. Этот бетон также можно применять в качестве фундамента, предназначенного для небольших зданий и сооружений.

М 200 (В 15) – прочность марки выше предыдущих, обычно используется при воздвижении подпорных стен. Она также применяется для изготовления лестниц, с ее помощью заливают площадку, создают бетонную подушку, используемую при строительстве дорог для бордюров.

М 250 (В 20) – имеет свойства марки М200, но отличающаяся прочностью. Используется так же, как М200. Дополнительно применяется при производстве плит с небольшой нагрузкой.

М 300 (В 22,5) – марка бетона, пользующаяся большим спросом, находит применение при работе над фундаментом монолитного типа. Этой маркой заливаются площадки и изготавливаются лестницы.

М 350 (В 25) – отличается большой прочностью, находит применение при строительстве конструкций монолитного и перекрывающего типа и создания фундамента многоэтажных зданий. Высокая прочность этой марки способствует тому, что этот бетон используется при постройке таких важных объектов, как плиты бассейнов, аэропортов, а также несущих колонн.

М 400 (В 30) – марка, которая не отличается большой популярностью, так как довольно дорого стоит и практически сразу схватывается. Эта марка достаточно надежная и прочная, поэтому ее часто используют при возведении больших комплексов – развлекательных и торговых, – аквапарков, банковских хранилищ, железобетонных изделий и конструкций гидротехнического типа.

М 500 (В 40) – отличается большой концентрацией цемента и прочностью, что позволяет применять бетон при строительстве таких крупных сооружений, как гидротехнические и имеющие особое назначение железобетонные конструкции, а также банковские хранилища.

Марка и класс бетона определяется компонентами, входящими в его состав, а так же соотношением этих компонентов.

Дополнительными характеристиками бетона являются морозоустойчивость, водонепроницаемость и укладываемость.

Вы смотрели: Марки бетона по прочности. Класс бетона.