Прочность бетона. Классы и марки бетона по прочности и как они определяются

Прочность бетона – это способность вещества, после его затвердевания, выдерживать физические, химические и механические нагрузки и воздействия. Это ключевая характеристика, которая играет определяющую роль при определении способов строительства и дальнейшей эксплуатации бетонных конструкций и сооружений.

Определение и установление прочностных показателей бетона является очень важным аспектом строительства. Застройщик обязан учитывать этот показатель перед тем, как сдавать объект. Заказчик так же должен внимательно подойти к прочности бетона, чтобы избежать опасных жизней людей ситуаций. Для начала, давайте рассмотрим разновидности современного бетона.

Существует несколько групп по весу бетона:

• Суперлёгкие;
• Лёгкие;
• Тяжёлые;
• Очень тяжёлые.

Изготовление и подготовка бетонной смеси немаловажный процесс, от которого напрямую зависят дальнейшие характеристики бетонных изделий. Помимо основных ресурсов, используемых для создания смеси, допускается применение добавок, которые позволяют не только усилить уже имеющиеся свойства смеси, но и наделить её новыми. За более подробной информацией о добавках Polytem ®, обращайтесь к нашим специалистам или перейдите на соответствующий раздел сайта.

Марки бетона по прочности

Для определения прочности бетона, из подготовленной смеси создаётся небольшой кубик, грани которого равны 15 см. Образец подвергается испытаниям. На него оказывается механическое давление. Наибольшее значение давления, которое способен выдержать куб, указывается в наименовании марки бетона, для обозначения марки используется литера «М». Например, бетон марки М100 способен выдерживать давление 98кгс/см2 (килограмм-сила). На сегодняшний день, существует семь наиболее распространённых марок, используемых в самых разных сферах.

Вода в цементной смеси

От количества воды напрямую зависит прочность бетона. Чем больше жидкости, тем подвижнее смесь, которая становится более пластичной и укладывается без образования пустот, но при этом прочностные качества снижаются.

К подвижным смесям относятся:

♦ малоподвижные — П1; ♦ универсальные — П2 — П3; ♦ подвижные не требующие уплотнения — П4; ♦ литьевые — П5.

Самые популярные виды — товарный бетон П3 и П4, купить их можно в нашей компании с доставкой по СПб и области.

Класс бетона по прочности

Распределение бетонов на классы по прочности происходит по аналогичному способу, как и с распределением по маркам. Для определения класса используется литера «В». В данном случае меняется единица измерения и учитываются физико-химические аспекты используемых наполнителей, затворителей, связующего, способа заливки. Единицей измерения является Мпа (мегапаскаль). Технические тесты и испытания проводятся по ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности». Для более наглядного примера давайте рассмотрим соотношение марки бетона к классу, основные области применения и допустимые нагрузки.

Прочность бетона

Прочность бетона – это ключевой показатель несущей способности бетона. Ее вычисляют экспериментальным путем, определяя предел материала на сжатие – максимальный предел нагрузки, в результате которой образец начинает разрушаться.

Под расчетным сопротивлением бетона осевому сжатию подразумевают его показатель стойкости нагружающим воздействиям. Данный показатель связан с нормативными параметрами и применяется в ходе проектировочных расчетов.

До 2003 года проектировщики опирались на марки материала, но затем была введена новая классификация. Марка бетона на сжатие обозначается литерой «М» и обозначает предел прочности, выраженный в кгс/см2, а класс бетона обозначается буквой «В» и выражается в МПа.

Разница заключается не только в единицах измерения. Основным различием классификаций служит гарантия подтверждения прочности материала. Марка указывает на среднее значение, а класс бетона на сжатие гарантирует, что в 95% случаев тестирования указанная прочность обеспечивается, и риск отклонения от нормативных показателей составляет не более 5%.

Действующие нормативы отражены в СП 52−101−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». Современная классификация помогает проектировать бетонные и железобетонные конструкции с оптимальными характеристиками.

Использование средних показателей прочности (марка бетона) несет в себе риск, что реальные характеристики материала окажутся ниже расчетных. Если же средние показатели использовать в качестве наименьших, для перестраховки, приходится увеличивать размеры бетонной конструкции, что ведет к ее заметному удорожанию.

Таблица марки и класса бетона по прочности

buildingbook.ru

Если коротко, то для следующих строительных конструкций рекомендуют следующие марки бетона:

— подбетонка или подготовка основания для монолитной конструкции — В7,5;

— фундаменты — не ниже В15, но в ряде случаев марка по водонепроницаемости должна быть не ниже W6 (бетон В22,5). Также, согласно еще не принятому приложению Д к СП 28.13330.2012, класс бетона для фундаментов должен быть не ниже В30. Я рекомендую использовать бетон с маркой по водонепроницаемости не ниже W6, что позволит обеспечить долговечность конструкции;

— стены, колонны и другие конструкции расположенные на улице — марка по морозостойкости не ниже F150, а для района с расчетной температурой наружного воздуха ниже -40С — F200.

— внутренние стены, несущие колонны — по расчету, но не ниже В15, для сильно сжатых не ниже В25.

Возможно я не охвачу все нормативы, где может быть прописаны требования к выбору марки бетона, поэтому прошу в комментариях отписаться если есть неточности.

Основными нормируемыми и контролируемыми показателями качества бетона являются:

— класс по прочности на сжатие B;

— класс по прочности на осевое растяжение Bt;

— марка по морозостойкости F;

— марка по водонепроницаемости W;

— марка по средней плотности D.

Класс бетона по прочности на сжатие B

Класс бетона по прочности на сжатие B соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность) и принимается в пределах от B 0,5 до B 120.

Это основной параметр бетона, который определяет его прочность на сжатие. Например, класс бетона В15 означает, что после 28 дней при температуре застывания 20°С прочность бетона будет 15 МПа. Однако в расчетах используют другую цифру. Расчетное сопротивление бетона (Rb) сжатию можно найти в таблице 5.2 СП 52-101-2003

Таблица 5.2 СП 52-101-2003

Почему прочность замеряют именно через 28 дней? Потому, что бетон набирает прочность всю жизнь, но после 28 дней прирост прочности уже не такой большой. Через одну неделю после заливки прочность бетона может быть 65% от нормативной (зависит от температуры твердения), через 2 недели будет 80%, через 28 дней прочность достигнет 100%, через 100 суток будет 140% от нормативной. При проектировании есть понятие прочности через 28 дней, и оно принимается за 100%.

Также известна классификация по марке бетона M и цифрами от 50 до 1000. Цифра обозначает предел прочности на сжатие в кг/см². Различие в классе бетона B и марке бетона M заключается в методе определения прочности. Для марки бетона это средняя величина силы сжатия при испытаниях после 28 дней выдержки образца, выраженная в кг/см². Данная прочность обеспечивается в 50% случаях. Класс бетона B гарантирует прочность бетона в 95% случаях. Т.е. прочность бетона варьируется и зависит от многих факторов, не всегда можно добиться нужной прочности и бывают отклонения от проектной прочности. Например, марка бетона М100 обеспечивает прочность бетона после 28 дней в 100 кг/см² в 50% случаев. Но для проектирования это как-то слишком мало, поэтому ввели понятие класс бетона. Бетон B15 гарантирует прочность в 15 МПа после 28 дней в 95% случаях.

В проектной документации бетон обозначается только классом B, но в строительной практике марка бетона всё еще применяется.

Определить класс бетона по марке и наоборот можно по следующей таблице:

Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона) и принимается в пределах от Bt 0,4 до Bt 6.

Допускается принимать иное значение обеспеченности прочности бетона на сжатие и осевое растяжение в соответствии с требованиями нормативных документов для отдельных специальных видов сооружений (например, для массивных гидротехнических сооружений).

Марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании, и принимается в пределах от F 15 до F 1000.

Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (МПа · 10-1), выдерживаемому бетонным образцом при испытании, и принимается в пределах от W 2 до W 20.

Марка по средней плотности D соответствует среднему значению объемной массы бетона в кг/м3 и принимается в пределах от D 200 до D 5000.

Также встречается маркировка бетона по подвижности (П) или указывается осадка конуса. Чем выше число П, тем бетон более жидкий и с ним легче работать.

Для напрягающих бетонов устанавливают марку по самонапряжению.

Подбор марки бетона по прочности

Минимальный класс бетона для конструкций назначается согласно СП 28.13330.2012 и СП 63.13330.2012.

Для любых железобетонных строительных конструкций класс бетона должен быть не ниже В15 (п.6.1.6 СП 63.12220.2012).

Для предварительно напряженных железобетонных конструкций класс бетона по прочности на сжатие следует принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, но не ниже В20 (п.6.1.6 СП 63.12220.2012).

Железобетонный ростверк из сборного железобетона должен быть выполнен из бетона не ниже кл. В20 (п. 6.8 СП 50-102-2003)

Класс бетона для конструкций назначают согласно прочностному расчету по технико-экономическим соображениям, например, на нижних этажах здания монолитные колонны имеют большую прочность т.к. нагрузка на них выше, на верхних этажах класс бетона уменьшается, что позволяет использовать колонны одного сечения на всех этажах.

Также есть рекомендации СП 28.13330.2012. Согласно постановлению 1521 от 26.12.2014 приложения А и Д СП 28.13330.2012 не входят в обязательный перечень, т.е. рекомендуются, но рекомендую обратить своё внимание на эти приложения т.к., возможно, скоро они будут обязательными для применения. Прежде всего необходимо сделать классификацию конструкцию по среде эксплуатации согласно таблице А.1 СП 28.13330.2012:

Таблица А.1 — Среды эксплуатации

В зависимости от выбранной среды эксплуатации назначаем класс бетона для конструкции по таблице Д.1 СП 28.13330.2012.

Таблица Д.1 — Требования к бетонам в зависимости от классов сред эксплуатации

Если посмотреть на эти требования, то для фундамента нужно принимать бетон минимум В30 (среда XC2). Однако пока это рекомендуемые требования, которые в перспективе станут обязательными (или не станут, кто его знает?)

Подбор марки бетона по водонепроницаемости

Марки бетона по водонепроницаемости подбирается согласно таблицам В.1-В.8 СП 28.13330.2012 в зависимости от степени агрессивности среды. Данные по агрессивности грунтов указываются в инженерно-геологических изысканиях и там же обычно пишут рекомендуемую марку по водонепроницаемости.

Для свай и необходимо применять бетон марки по водонепроницаемости не ниже W6 (п.15.3.25 СП 50-102-2003). Такую марку имеет бетон В22,5, поэтому нужно это учитывать при подборе класса бетона.

Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 °С, а также для наружных стен отапливаемых зданий марку бетона по водонепроницаемости не нормируют (п.6.1.9 СП 63.13330.2012).

Подбор марки бетона по морозостойкости

Подбор марки бетона по морозостойкости производится согласно таблицам Ж.1, Ж.2 СП 28.13330.2012 в зависимости от расчётной температуры наружного воздуха.

Таблица Ж.1 — Требования к бетону конструкций, работающих в условиях знакопеременных температур

Таблица Ж.2 — Требования к морозостойкости бетона стеновых конструкций

Расчетная зимняя температура наружного воздуха для расчета железобетонных конструкций принимается по средней температуре воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,98 в зависимости от района строительства согласно СП 131.13330.2012.

В грунтах с положительной температурой, ниже уровня промерзания на 0,5 м, морозостойкость не нормируется (СП 8.16 СП 24.13330.2011)

Например, для Москвы температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,98 равна минус 29 °С. Тогда марка бетона по морозостойкости равна F150 (Характеристика режима — Возможное эпизодическое воздействие температуры ниже 0 °C а) в водонасыщенном состоянии, например, конструкции, находящиеся в грунте или под водой).

Защитный слой бетона

Чтобы арматура не оголилась со временем существуют требования по минимальной толщине слоя бетона для защиты арматуры. Согласно пособию по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры СП 52-101-2003 минимальная толщина защитного слоя определяется по таблице 5.1 Пособия к СП 52-101-2003:

Таблица 5.1 Пособия к СП 52-101-2003

Для сборных железобетонных элементов толщину защитного слоя можно уменьшить на 5 мм от данных таблицы 8.1 СП 52-101-2003 (п.8.3.2).

Для буронабивных свай защитный слой бетона составляет не менее 50 мм (п. 8.16 СП 24.13330.2011), для буронабивных свай фундаментов мостов 100 мм.

Для буронабивных свай, используемых как защитные ограждения, защитный слой бетона принимается 80-100 мм (п. 5.2.12 Методического пособия по устройству ограждений из буронабивных свай).

Также во всех случаях толщина защитного слоя не может быть меньше толщины арматуры.

Защитный слой бетона считается от наружной поверхности до поверхности арматуры (не до оси арматуры).

Защитный слой бетона обычно обеспечивается использованием фиксаторов:

Расчетные значения сопротивления бетона

СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb определяют по формуле 6.1 СП 63.13330.2012:

Расчетные значения сопротивления бетона осевому растяжению Rbtопределяют по формуле 6.2 СП 63.13330.2012:

Значения коэффициента надежности по бетону при сжатии γbпринимают равными:

для расчета по предельным состояниям первой группы:

1,3 — для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;

1,5 — для ячеистого бетона;

для расчета по предельным состояниям второй группы: 1,0.

Значения коэффициента надежности по бетону при растяжении γbtпринимают равными:

для расчета по предельным состояниям первой группы при назначении класса бетона по прочности на сжатие:

1,5 — для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;

2,3 — для ячеистого бетона;

для расчета по предельным состояниям первой группы при назначении класса бетона по прочности на растяжение:

1,3 — для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;

для расчета по предельным состояниям второй группы: 1,0.

(п. 6.1.11 СП 63.13330.2012)

В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условий работы γbt, учитывающие особенности работы бетона в конструкции (характер нагрузки, условия окружающей среды и т.д.):

а) γb1 — для бетонных и железобетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивлений Rbи Rbtи учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки:

γb1 = 1,0 при непродолжительном (кратковременном) действии нагрузки;

γb1 = 0,9 при продолжительном (длительном) действии нагрузки. Для ячеистых и поризованных бетонов γb1 = 0,85;

б) γb2 — для бетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивления Rbи учитывающий характер разрушения таких конструкций, γb2 = 0,9;

в) γb3 — для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования свыше 1,5 м, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb, γb3 = 0,85;

г) γb4 — для ячеистых бетонов, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb:

γb4 = 1,00 — при влажности ячеистого бетона 10 % и менее;

γb4 = 0,85 — при влажности ячеистого бетона более 25 %;

по интерполяции — при влажности ячеистого бетона свыше 10 % и менее 25 %.

Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур, учитывают коэффициентом условий работы бетона γb5 £ 1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент γb5 = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям.

(п. 6.1.12 СП 63.13330.2012)

Для свайных фундаментов согласно СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты, п. 7.1.9

7.1.9 При расчете набивных, буровых свай и баретт (кроме свай-столбов и буроопускных свай) по прочности материала расчетное сопротивление бетона следует принимать с понижающим коэффициентом условий работы γcb = 0,85, учитывающим бетонирование в узком пространстве скважин и обсадных труб, и дополнительного понижающего коэффициента γ’cb, учитывающего влияние способа производства свайных работ:

а) в глинистых грунтах, если возможны бурение скважин и бетонирование их насухо без крепления стенок при положении уровня подземных вод в период строительства ниже пяты свай, γ’cb = 1,0;

б) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых производят насухо с применением извлекаемых обсадных труб или полых шнеков, γ’cb = 0,9;

в) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых осуществляют при наличии в них воды с применением извлекаемых обсадных труб или полых шнеков, γ’cb = 0,8;

г) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых выполняют под глинистым раствором или под избыточным давлением воды (без обсадных труб), γ’cb = 0,7.

Параметры для расчета железобетонных конструкций:

Параметры для расчета железобетонных конструкций приведены в СП 63.13330.2012:

Таблица 6.7

Таблица 6.8

Таблица 6.11

С этой таблицей нужно быть внимательнее – данные даны не в 10-3 МПа, а в МПа х 10-3, т.е. в ГПа или 1000 МПа. Например, модуль упругости для бетона В25 равен 30 ГПа = 30*1000 МПа. Не знаю зачем составители данной таблицы так намудрили, но новички ловятся на этом.

Обозначение бетона на чертежах

В спецификации бетон маркируется согласно ГОСТ 26633-2012. Например: Бетон В25 F200 W8 означает, что бетон принят по прочности класса B25, по морозостойкости марки 200, по водонепроницаемости W8.

На разрезах и сечениях бетон обозначается штриховкой согласно ГОСТ 2.306-68, но там нет штриховки железобетона. Тем не менее в строительных чертежах применяют штриховку согласно ГОСТ Р 21.1207-97 (стандарт отменен, но тем не менее штриховки используют эти).

Литература:

1. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры (pdf);
2. Пособие к СП 52-101-2003 Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (pdf)
3. СП 63.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003) Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (pdf);
4. СП 24.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85) Свайные фундаменты (pdf);
5. СП 28.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85) Защита строительных конструкций от коррозии (pdf);
6. СП 52-105-2009 Железобетонные конструкции в холодном климате и на вечномерзлых грунтах (pdf).

Posted in Железобетонные конструкции Tagged Марка бетона

Как можно повысить класс и марку бетона?

Для того, чтобы усилить набор прочности бетона, допускается использование дополнительных наполнителей, затворителей или связывающего вещества. Наиболее распространённым примером является добавление полипропиленовой фибры в бетонную смесь, что позволяет повысить раннюю и конечную прочность бетона.

Мы же настоятельно вам рекомендуем воспользоваться качественным продуктом, добавкой в бетон для набора прочности Polytem ® Force. Этот продукт гарантированно усилит прочностные характеристики вашей смеси, увеличит её твёрдость и эксплуатационный период.

Активность цемента

Под активностью цементов подразумевается предел прочности материала из них, который улежался 28 дней. От активности зависит, какой бетон будет на выходе. Показатели этого параметра определяют, к какой марке относится цемент. На активность цемента влияют следующие факторы:

Помол и размеры гранул. Бетон из цемента тонкого помола быстро набирает прочность. Если помол средний, то прочность набирается в конце периода застывания. Портландцемент крупного помола плохо соединяется с водой, в таком бетоне цемент при застывании образует комки, что отрицательно сказывается на прочности.

Химический состав. При наличии в составе негашеной извести цемент сохраняет активность довольно долго.

Примеси. Даже 2% окиси магния в составе портландцемента ускоряют набор прочности. Но при увеличении этого вещества снижается активность цемента.

Свежесть. Если цемент хранился во влажной среде около одного месяца, то прочность снизится на 20%. При хранении в таких условиях около трёх месяцев снижение прочностных характеристик достигает уже 60%. Это происходит, потому что при контакте влаги и углекислого газа в цементе появляются новые соединения, плохо влияющие на активность.

Снизить активность можно при добавлении в смесь кварца, а повысить — добавляя алюминаты. При добавлении в цементную смесь гипса регулируется период и время схватывания, таким способом можно влиять на повышение скорости твердения. Гипс добавляется в сухую смесь или готовый цементный раствор.

Если подытожить информацию, то получается следующее: чтобы получить прочный бетон нужно отдавать предпочтение свежему и тонкомолотому цементу.

Сфера эксплуатации в зависимости от прочности

В зависимости от принадлежности к той или иной марке или классу, смесь может использоваться для совершенно разных целей. Давайте рассмотрим наиболее популярные и востребованные.

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

• М100 – лёгкий бетон, используемый на подготовительных и начальных этапах строительства. С его помощью осуществляется подготовка к заливке монолитных стен, арматурных работ. Из него устанавливаются бордюры и поребрики;
• М150 – Спектр применения совпадает с указанной выше маркой. Имеет более высокую прочность;
• М200 – самая востребованная и наиболее часто используемая марка. Используется для множества целей – от укладки дорог и тротуаров и заканчивая возведением зданий с повышенной нагрузкой;
• M250 – Область использования совпадает с предыдущей маркой, имеет чуть более высокие показатели прочности;
• М300 – производство блоков несущих стен, плит перекрытия, заборов и т.д. Применяется для монолитной заливки;
• М350 – отличается высокой прочностью, применяется для строительства аэродромов, несущих элементов;
• M400 – изготовление ЖБИ, возведение зданий и конструкций, подвергаемых более высокой нагрузке. Гидротехнические сооружения, заводы, крупные строения и т.д;
• М450 – строительство тяжёлый и массивных объектов – плотины, метро и т.д.;
• M500 – строительство ЖБИ-конструкций.

Как мы видим, данный материал выпускается и изготавливается в различных вариациях. Обязательно обращайтесь к специалистам для получения бесплатной консультации. Ну а мы рекомендуем вам ознакомиться с другими статьями в нашем информационном разделе и ознакомиться с продукцией, с помощью которой вы сможете улучшить характеристики и свойства вашей смеси.

Способы определения прочности: испытание бетона на сжатие

Существует два метода:

• разрушающий;
• неразрушающий.

При первом способе измеряют минимальные усилия, приложенные для поломки кубов и цилиндров, которые вырезают, выпиливают или выбуривают из целых изделий. Скорость увеличения силы нагрузки при этом постоянна. После выполнения испытания вычисляется итоговое значение таких усилий.

При втором способе нахождения требуемого показателя воздействуют механически на заданное место (удар, отрыв, скол, вдавливание, отрыв со скалыванием, упругий отскок). Точка приложения прибора не должна быть на краю или напротив арматуры. Далее находят результат по выраженной градации.

Рассчитывать на полную правдивость не стоит, имеется погрешность до 10 % для каждого из видов проверок.

Как выбирают образцы при разрушающем методе

1. Пробы из бетонной смеси.

Для испытаний приготавливают образцы кубической и цилиндрической формы. Эталонным считается куб с длинной грани 150 мм.

• Все экземпляры создают в специальных формах, перед использованием конструкции смазывают маслом. Далее наполнят её бетонной смесью и уплотняют.
• Утрамбовывают при помощи штыкования стальным стержнем, виброплощадки или глубинного вибратора.
• Через сутки все затвердевшие образцы достают и размещают в боксе с нормальными условиями (влажность – 95%, температура – +20 °С). Иногда заготовки размещают в водной среде или в автоклаве.

1. Образцы из готовых бетонных изделий.

Экземпляры для проверки прочности получают методом вырубки, выпиливания или выбуривания из целых изделий. В месте отбора не должно быть арматуры в точке, где извлечение не понесёт за собой снижение несущей способности. Пробы делают вдали от стыков и края изделия. Образцы извлекают из средней части пробы как на рисунке.

Предварительная подготовка к испытаниям

Прежде чем приступить непосредственно к испытаниям, все образцы измеряют и осматривают – нет ли трещин, сколов, рытвин. Если имеются скалывания более 10 мм, рытвины диаметром 10 мм и более и глубиной от 5 мм, образцы выбраковывают.

Также производят обмеры на наличие линейной погрешности, несоответствие перпендикулярности близлежащих граней, смещения от прямолинейности и плоскостности. Если обнаружены такие недочёты, грани и плоскости подвергают шлифованию или выравнивают быстротвердеющим веществом толщиной не больше 5 мм.

Как образцы бетона проходят испытания

Все приготовленные образцы одной группы испытывают на прочность в течение одного часа. Силовое нагружение производят не прерываясь, с постоянной скоростью увеличения нагрузки до разрушения. При этом, время от начала нагружения до его окончания – не меньше 30 с.

Во время проверки пользуются специальными строительными стендами:

• образцы кладут на нижнюю плиту пресса по центру;
• после совмещают верхнюю плиту и экземпляр, чтобы они находились плотно друг к другу;
• далее подают силовую нагрузку со скоростью 0,6±0,2 МПа/с.

Как прочность бетона связана с показателями морозостойкости и водонепроницаемости?

Прочность бетона зависит от его плотности. При этом высокий уровень плотности отражается и на других свойствах материала.

Несмотря на высокую плотность, бетон остается пористым материалом. В нем встречается множество пор и “капилляров”, в которых могут развиваться плесень, грибки и микроорганизмы. Такое воздействие негативно воздействует на материал и может привести к его разрушению.

Если бетон находится под регулярным воздействием низких температур. Влага в его порах замерзает и расширяется. С каждым циклом заморозки и разморозки, трещины и повреждения становятся больше и опаснее, ведя в конечном счете к разрушению.

Именно поэтому для бетона так важна плотность. Чем он плотнее, тем меньше в нем пор. Это касается не только их количества, но и размера.

Чтобы улучшить гидрофобные качества бетона, применяются специальные добавки и мастики, пропитывающие застывший камень.

Свойства бетона

Изначально это материал, обладающий грубой и неоднородной структурой. Однако производители по желанию заказчиков могут в процессе его изготовления задать необходимые свойства:

• прочностные;
• деформационные;
• физические.

Свойства по прочности подразумевают нормативные или необходимые расчетные характеристики при:

• сжатии;
• растяжении;
• сцеплении с арматурой.

Свойства по деформативности подразумевают происходящие изменения в процессе различного внешнего воздействия:

• сжимаемость или растяжимость под нагрузкой;
• ползучесть;
• усадка;
• набухание;
• температурные деформации.

Основные физические свойства бетона включают параметры по:

• водонепроницаемости;
• устойчивости к воздействию различных температур, коррозии, кислот и иных агрессивных сред;
• огнестойкости;
• теплопроводности;
• звукопроводности и прочие.

Бетон для железобетонных конструкций

В железобетонных конструкциях (ЖБК), применяемых в современном строительстве, бетоны подразделяются на следующие виды:

• Тяжелый. Данный вид бетона с плотной структурой изготовлен с применением цемента в качестве вяжущего элемента и крупнозернистых плотных заполнителей. Он затвердевает при любых условиях и имеет среднюю плотность 2200-2500 кг/куб.м;
• Мелкозернистый. Данный вид тяжелого бетона с плотной структурой изготовлен с применением цемента в качестве вяжущего элемента и мелких заполнителей. Он затвердевает при любых условиях и имеет среднюю плотность более 1800 кг/куб.м;
• Легкий. Данный вид крупнозернистого бетона с плотной поризованной структурой изготовлен с применением цемента в качестве вяжущего элемента и пористых заполнителей. Он затвердевает при любых условиях. При совпадении его основных физических свойств с тяжелым бетоном он применяется вместе с ним.
• Ячеистый. Данный вид бетона затвердевает при применении специальной обработки.
• Специальный напрягающий бетон.

По какой причине при создании железобетонных конструкций используют легкие и облегченные виды бетонов? Среди основных преимуществ их применения современные строители называют следующие возможности:

• уменьшение на 25-40% массы ЖБК;
• снижение стоимости ЖБК;
• улучшение звукоизолирующих характеристик ЖБК;
• повышение теплозащитных характеристик ЖБК;
• повышение сейсмологической устойчивости ЖБК;
• повышение огнестойкости ЖБК.

Легкие, ячеистые и поризованные виды бетона со средней плотностью менее 1400 кг/куб.м используют при создании железобетонных ограждений. Плотные мелкозернистые могут применяться вместе с тяжелыми видами, в качестве заполнения стыков и швов ЖБК. Особо тяжелые используют при строительстве специальных объектов, включая военные бункеры и атомные станции. Средняя плотность применяемого на таких объектах бетона составляет более 2500 кг/куб.м.

Классифицирующие характеристики

На физико-механические характеристики бетона оказывают непосредственное влияние:

• способ изготовления;
• вид вяжущего элемента;
• вид крупного заполнителя;
• вид мелкого заполнителя;
• вода.

Данные характеристики определяются структурой материала, которые создают определенные условия для его затвердевания.

С учетом требований по основным физическим свойствам бетон классифицируется по следующим направлениям:

I. Структура

Подразделяется на:

• плотный бетон – все свободное пространство между веществами заполнителя занимает затвердевшее вяжущее вещество;
• крупнопористый – свободное пространство между веществами заполнителя не полностью занято затвердевшим вяжущим веществом (обычно в нем мало песка или совсем нет его);
• поризованный – в свободном пространстве между веществами заполнителя находится затвердевшее вяжущее вещество со специальными добавками, в результате чего образуются специфические поры;
• ячеистый – в свободном пространстве между веществами заполнителя создаются искусственные замкнутые поры.

Прочность бетона напрямую зависит от повышения плотности его структуры. Подобрать требуемую заказчику плотность производитель может при помощи:

• выбора оптимального зернового состава;
• механического дополнительного уплотнения бетонной смеси во время изготовления;
• использования большего количества цемента;
• изменения в бетоне соотношения вода/цемент.

Более высокая марка цемента требует меньшего его количества для достижения необходимой прочности бетона.

II. Плотность

Измеряется соотношением массы материала на единицу объема. По степени средней плотности подразделяется на следующие категории:

• особо тяжелые – более 2500 кг/куб.м;
• тяжелые – 2200-2500 кг/куб.м;
• облегченные – 1800-2200 кг/куб.м;
• легкие – 500-1800 кг/куб.м.

III. Вид вяжущего элемента в бетоне

В качестве вяжущего элемента современные производители используют различные вещества, в соответствии с которыми он подразделяется на следующие виды:

• цементный;
• полимерцементный;
• силикатный на извести;
• гипсовый;
• смешанный;
• специальный с использованием разнообразных добавок.

IV. Вид заполнителя

В качестве заполнителя при изготовлении применяются:

• плотный естественный материал (гравий или щебень горных пород, кварцевый песок);
• пористый естественный материал (перлит, пемза, ракушечник);
• искусственный материал (керамзит, шлак);
• специальный материал, обеспечивающий стойкость бетона к различным термическим и химическим воздействиям.

Щебень является более дешевым материалом, способным быстрее обеспечивать заданную прочность.

Бетон подразделяется также на виды, исходя из применяемого в нем пористого заполнителя:

• керамзитобетон;
• шлакобетон;
• перлитобетон;
• пемзобетон и прочие.

V. Зерновой состав

Подразделяется на следующие виды:

• крупнозернистый, в котором применяются крупные и мелкие заполнители;
• мелкозернистый, в котором применяются только мелкие заполнители.

VI. Условия твердения

Подразделяется на следующие категории:

• естественного твердения;
• подвергнутый обработке в условиях атмосферного давления теплом и влагой;
• подвергнутый автоклавной обработке в условиях повышенного давления.

Армирование

Укреплённые металлической арматурой бетонные конструкции — самые прочные и долговечные. Иногда используют объёмное армирование — добавляют разный тип фибры, например, полипропиленовую. В результате этого прочность материала значительно повышается, а при застывании усадка уменьшается.

На прочность бетона также влияют многие другие факторы. Например, плотность, которая, в свою очередь, отражается на водонепроницаемости и морозостойкости строительного материала. И также на прочность влияет непрерывный или с перерывами был порядок укладки, применение вибраторов. Если эти моменты учитывать, то строительная конструкция надолго сохранит свои свойства.

Разрушающие методы

Для лабораторных испытаний разрушающими методами от затвердевшего бетона отделяются образцы. Порядок их проведения регламентируется ГОСТом 10180-2012. Отбираются такие образцы:

• кубики, вырезаемые из монолита;
• цилиндры (керны), вырезаемые путем бурения алмазной коронкой.

Методика испытания достаточно проста. Образцы устанавливаются под пресс и доводятся до разрушения. Фиксируется необходимое для этого усилие.

Разрушающие методики вынуждают немного повреждать монолит и достаточно трудоемки, но они дают наиболее точные значения прочности. Именно поэтому при изготовлении ответственных бетонных конструкций эти методы являются обязательными. Количество отбираемых образцов зависит от объема бетонных работ, количества замесов раствора и возможных его вариаций.

Внешние условия

Процедура отверждения должна проходить при поддержании необходимой влажности и температуры. Это обеспечивает гидратацию всех цементных зёрен, вода стремительно не испаряется, отчего получается бетон запланированной прочности. Оптимальная температура для правильного затвердевания раствора от 15 до 20℃. Наиболее подходит относительная влажность воздуха 90—100%. Если смесь уложена при таких условиях, то прочностные параметры возводимой конструкции повышаются вместе со временем твердения.

Цемент относят к вяжущему водного твердения, поэтому после заливки раствора следует обеспечить благоприятные условия для застывания. Пока смесь не достигнет критической прочности, нужно постоянно поддерживать её высокую влажность, чтобы полученная конструкция получилась с прочностью как планировалась.

В больших конструкциях температура бетонного раствора различается внутри и снаружи. Например, при возведении больших подземных тоннелей, мостов, эстакад. В этих случаях температуру выравнивают жидким азотом, охлаждая смесь, чтобы бетонный раствор застывал более-менее равномерно.