По
прочности на сжатие тяжелый бетон
подразделяется на классы: В3,5; В5; В7,5;
В10; В12,5; В15; В20; В22,5; В25; В27,5; В30; В35; В40;
В45; В50; В55; В60; В65; В75; В80 или марки: М50;
М75; М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М500;
М600; М700; М800, легкий – на классы: В2; В2,5;
В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В17,5; В20; В22,5; В25;
В30 или марки: М35; М50; М75; М100; М150; М200; М250;
М300; М350; М400; М450; М500.
Между
средней прочностью Rb
и классом бетона В при коэффициенте
вариации V=0,135
иммется зависимость:
Rb=В/0,778
Оборудования
и материалы:
проба бетонной смеси, формы для
изготовления образцов, гидравлический
пресс, штангенциркуль, стальной стержень
диаметром 16 мм, кельма, секундомер,
лабораторная виброплощадка, камера
нормального твердения.
Проведение
испытаний.
Прочность бетона при сжатии определяют
испытанием серии образцов-кубов с
размерами ребер 70, 100, 150, 200 и 300 мм или
цилиндров диаметром 70, 100, 150 и 200 мм с
высотой, равной двум диаметрам. Размеры
образцов зависят от крупности щебня
(гравия) и принимаются по таблице 1. За
эталон принят куб с ребром 150 мм.
При
испытании конструкционно- теплоизоляционного
бетона на пористых заполнителях
изготавливают образцы с наименьшим
размером 150 мм независимо от крупности
заполнителя.
Таблица
11.1
Размеры
образцов в зависимости от крупности
щебня (гравия)
|
Наибольшая |
Наименьший |
|
|
Ребро |
Диаметр |
|
|
10 |
70 |
70 |
|
20 |
100 |
100 |
|
40 |
150 |
150 |
|
70 |
200 |
200 |
|
100 |
300 |
– |
Количество
образцов в серии зависит от внутри
серийного коэффициента вариации и
принимается: ≥ 2 при Vз≤5%,
3-4 при 8>Vз>5
и 6- при Vз>8.
Формы
заполняют бетонной смесью слоями по
высоте не более 100 мм и независимо от
удобоукладываемости штыкуют стержнем
диаметром 16 мм от краев к середине формы
из расчета один нажим на 10см2
верхней открытой поверхности.
Бетонные
смеси с подвижностью менее 10 см и
жесткостью менее 11 с дополнительно
уплотняют вибрированием на лабораторной
площадке с частотой колебаний 2900±100 и
амплитудой 0,5±0,05, причем форма с бетонной
смесью должна быть закреплена жестко.
Вибрируют до полного уплотнения и
прекращают, когда поверхность бетона
выравнивается, на ней появится тонкий
слой цементного теста и прекратятся
выделятся пузырьки воздуха. Поверхность
образца заглаживают.
При
изготовлении образцов из бетонной смеси
жесткостью более 11 с смесь уплотняют
вибрированием на виброплощадке с
пригрузом, обеспечивающим давление,
принятое на производстве, но не менее
0,004 МПа. Бетонной смесью заполняют форму
с некоторым избытком, примерно до
половины высоты насадки, укладывают
сверху пригруз и встряхивают до
прекращения оседания пригруза и еще
дополнительно 5-10 с.
Образцы для
твердения в условиях нормальной влажности
вначале хранят в формах, покрытых влажной
тканью, при температуре (20±5)0С.
Для бетонов классов В7,5 и выше их
освобождают от форм не ранее чем через
24ч, классов В5 и ниже- через 48-72 ч и затем
помещают в камеру с температурой (20±3)0С
и относительной влажностью воздуха
(95±5)0С.
Испытания
на сжатие выполняют на гидравлическом
прессе с точностью показаний ±2%. Пресс
должен иметь шаровую опору на одной из
опорных плит. Шкалу силоизмерителя
пресса выбирают из условия, что разрушающая
нагрузка должна находится в интервале
20-80% от максимальной, допускаемой шкалой.
Нагрузка должна возрастать непрерывна
и равномерно со скоростью (0,6±0,4) МПа/с
до разрушения образца.
Образцы
– кубы испытывают таким образом, чтобы
сжимающая сила была направлена параллельно
слоям укладки бетонной смеси в формы,
при испытании образцов-цилиндров-
перпендикулярно слоям укладки. Далее
определяют площадь сдавливания, для
чего замеряют размеры образцов с
точностью до 1%.
В
образцах- кубах каждый линейный размер
вычисляют как среднее арифметическое
значение из двух измерений посредине
противоположных граней. Диаметр образца
– цилиндра определяют как среднее
арифметическое значение результатов
четырех измерений (по два взаимно
перпендикулярных измерения диаметра
на каждом торце).
Обработка
результатов. Предел прочности отдельного
образца при сжатии определяют по формуле:
Rb.c,=αP/F
где
Rb.c–
предел прочности бетона при сжатии,
МПа; Р- разрушающая нагрузка, Н; F-
площадь образца, м2;
α–
масштабный коэффициент для перевода к
прочности образца- куба с ребром 15 см,
который допускается принимать по Таблице
11.2.
Предел
прочности бетона определяют как среднее
арифметическое значение пределов
прочности испытанных образцов. Результаты
испытания записывают в Таблицу 11.3
Таблица
11.2Значения масштабных коэффициентов
|
Форма |
Минимальное |
|
|
При |
При |
|
|
Кубы |
||
|
70 |
0,85 |
0,85 |
|
100 |
0,95 |
0,92 |
|
150 |
1,00 |
1,00 |
|
200 |
1,05 |
1,08 |
|
300 |
1,10 |
|
|
Цилиндры |
||
|
100×200 |
1,16 |
|
|
150×300 |
1,20 |
|
|
200×400 |
1,24 |
|
|
300×600 |
1,28 |
Таблица
11.3Определение прочности бетона при
сжатии
|
Показатель |
Номер |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Размеры |
|||
|
b(h), |
|||
|
Площадь |
|||
|
Разрушающая |
|||
|
Предел |
|||
|
Среднее |
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Одним из главных свойств материала называют прочность бетона при осевом сжатии, растяжении при изгибе затвердевшей смеси. Крепость при сжатии выделяют двух видов: призменную, а также кубиковую. Равным образом долговечность раствора характеризуется классом или маркой. Существует процесс по набору бетоном затвердения, он длится ровно 28 дней. Примерно через 7 суток состав обретает 70% своей окончательной крепости.
Содержание
- Что учитывать и от чего зависит?
- Распределение по маркам и классам
- Нормативные данные
- Как рассчитывать?
- Формула для вычисления
Что учитывать и от чего зависит?
Физико-механические свойства находятся под тесным воздействием бетонной структуры, зависящие от смешанности раствора и разнящиеся способами изготовления. А также крепость обусловливается следующими факторами:
- интенсивность бетонно-цементного раствора;
- содержимое компонентов в процентном количестве;
- водоцементные пропорции в составе смеси;
- промышленные характеристики;
- свойства наполнителей;
- уровень перемешивания ингредиентов состава;
- часы, потраченные на приобретение раствором твердости;
- температурные показатели в атмосфере;
- сырость в окружающей среде.
Распределение по маркам и классам
Марка обозначается буквой М, а сопутствующая цифра возле нее определяет среднее примерное значение прочности при сжатии, выражается в кгс/см2. Таблица по показателям прочности:
| Марка | Степень прочности, кгс/см2 |
| 100 | 98,2 |
| 150 | 158,6 |
| 200 | 197,4 |
| 250 | 261,90 |
| 300 | 307,40 |
| 350 | 337,42 |
| 400 | 392,8 |
| 450 | 459,29 |
| 500 | 522,77 |
Марка бетона полностью зависит от количественного соотношения цемента в составе раствора. При этом принято считать, что чем больше количество, тем выше марка и, в обратном порядке.
Определяют крепость еще и по цементным классам. Их разделяют для легких и тяжелых составов, а также по уровням крупности. Для расчета составов и пропорций применяют формулы, а для быстроты подсчета есть автоматические калькуляторы. Средняя прочность с коэффициентом крепости n = 0,136 и обеспеченностью t = 0,96 зависит от класса и формула для вычисления: Вb = Rb х0,778 или Rb = Вb / 0,778.
| Вид | Класс, В |
| Легкий | 10, 12,5, 15, 30, 40 |
| Тяжелый | 10, 12,5, 15, 30, 40, 50, 55, 60 |
| Мелкозернистый, крупность < 2,1 | 40 |
| Мелкозернистый, крупность > 1 | 30 |
Нормативные данные
Посмотреть «ГОСТ 10180-90» или cкачать в PDF (3 MB)
Прочность бетона на растяжение при изгибе, на сжатие и др. определяется ГОСТом 10180—90. К основным контрольным характеристикам состава относят:
- Нормативные данные сопротивления (Rbn) с вероятностью 95% и обеспеченностью 0,95 или растяжению (Rbtn).
- Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (смятию). Имеет следующее соотношение, что для первой конечной характеристики обеспеченности Rb составляет — 0,997, а для второй граничное значение Rbser — 0,96.
Как рассчитывать?
Крепость обуславливается многочисленными факторами, но первоочередно зависит от цементной марки Rц и обстоятельств застывания. Учитывая, что качество заполнителей для бетона соответствует запросам, описанным в ГОСТ 10268–80, то прочность материала, зависимая от марки и В/Ц, выражается формулой: Rб = ARц (Ц/В — 0,5), где:
- Rб — бетонная крепость за 28 сут., МПа;
- А — показатель, зависящий от наполнителей и их качества;
- Rц — марка;
- Ц/В — соотношение цемента и воды в составе (цифра, противоположная В/Ц).
Посмотреть «ГОСТ 10268-80» или cкачать в PDF (1 MB)
Динамика набора прочности тяжелого бетона: n = 100 * (lg (n) / lg (28)), где n — день, на который желательно определить крепость цемента (но не меньше 3 дней). При обстоятельствах застывания, отличающихся от обычных, особенно по температурным режимам, нужно знать, что уменьшение температуры способствует торможению твердения, а повышение — ускорению. При показателях 10 градусов по Цельсию, спустя 7 сут. цемент будет иметь крепость 40—50%, а при 5 °C — 31—34%. При отрицательных температурах бетоны без специальных добавок вовсе не крепнут.
Граничная высота сжатой зоны (абсолютная или относительная) — показатель (х) предельной прочности бетона, уже перед разрушением.
Формула для вычисления
Чтобы провести расчет прочности бетона на растяжение при изгибе применяют формулу: Rи = 0,1 • P • L / b • h2, где: L — расстояние между балками; Р — масса суммарной нагрузки и к ней добавляется вес бетона; h — высота и b — ширина балки по сечению. Обозначается сокращенно — Btb, и плюсуют число в диапазоне от 0,4 до 8. Прочность на растяжение высчитывают так: Rbt = 0,233 х R2. Показатели растяжения и изгиба существенно меньше, чем способность бетона выносить нагрузки.
Дата публикации: 17.02.2021
Согласно действующему техническому регламенту — ГОСТ 26633-2015 тяжелые бетоны классифицируются по следующим показателям:
- прочности, от В7,5 до В120;
- морозостойкости, от F50 до F1000;
- водонепроницаемости от W2 до W20;
- истираемости: G1, G2, G3.
Основной характеристикой тяжелого бетона является показатель прочности бетонных кубиков в МПа, принятый с коэффициентом 0,95, учитывающим возможную неоднородность образцов одной партии — класс прочности бетона на сжатие В.
Класс прочности бетона на сжатие В — средняя величина, полученная в результате испытания партии кубических образцов из одной партии. На сжатие испытываются от 2 до 6 бетонных кубиков со стороной 10, 15 (базовый размер), 20, 25 и 30 см (ГОСТ 10180-2012). Подготовленные к испытаниям образцы должны укладываться в поверенные формы и твердеть при стандартных величинах температуры 20°С ±3°С и относительной влажности — 95% ±5% в течение 28 суток.
Прочность каждого образца при испытаниях на сжатие рассчитывается с точностью до 0,1 МПа с учетом величины разрушающей нагрузки, опорной площади образца и масштабного коэффициента, приводящего фактический размер образца к базовому. Фактическую прочность бетона всей партии определяют, как среднюю прочность серии единичных образцов одной партии с учетом коэффициента вариации показателя прочности.
Показатели наиболее употребительных классов прочности тяжелых бетонов:
|
Класс бетона по прочности на сжатие |
Средняя прочность бетона, кг/см2 с учетом коэффициента вариации 13,5%, |
|
В7,5 |
98,2 |
|
В10 |
131,0 |
|
В12,5 |
163,7 |
|
В15 |
196,5 |
|
В20 |
261,9 |
|
В22,5 |
294,4 |
|
В25 |
327,4 |
|
В30 |
392,9 |
|
В35 |
458,4 |
|
В40 |
523,9 |
|
В45 |
589,4 |
|
В50 |
654,8 |
|
В55 |
720,3 |
|
В60 |
785,8 |
На сферу использования тяжелого бетона в первую очередь влияет его прочность, например:
- B7,5 используется в качестве подготовок автомобильных дорог, для устройства фундаментов с малой нагрузкой, отмосток зданий, парковых дорожек, стяжек пола;
- B10 — B12,5 применяется для бетонирования несущих конструкций объектов малоэтажной застройки;
- B15 — B22,5 предназначены для устройства монолитных фундаментов и перекрытий, зданий нормальной этажности, бетонирования подпорных стенок;
- B25 — B30 — предназначены для устройства ответственных конструкций, в т.ч. ростверков и фундаментов, несущих конструкций монолитного каркаса, ванн бассейнов, емкостных сооружений;
- B35 — B60 — предназначены объектов транспортного и гидротехнического строительства оборонного назначения, сооружений башенного типа, атомных электростанций и др.
Прочностные показателя тяжелого бетона зависят преимущественно от соотношения в его составе ингредиентов:
- цемента;
- крупного заполнителя — известкового, гравийного или гранитного щебня;
- мелкого заполнителя — речного или карьерного песка, очищенных от ильных и глинистых примесей.
Так в бетоне класса В7,5 соотношение цемента, песка и щебня 1:4,6:7,0 трансформируется в 1:0,8:2,0 для бетона класса В60, причем если в малопрочном бетоне можно использовать известковый щебень и стандартный песок, то для изготовления бетона высокой прочности необходим только гранитный щебень и обогащенный песок.
Другие статьи по теме:
Все жилые здания и хозяйственные постройки выполняются с применением бетона. В зависимости от его класса, вы можете выложить аллейки, создать фундамент, несущие конструкции, дом, фонтан в саду. Чтобы конструкция прослужила долго, важно использовать правильные марки материалов, соответствующей прочности.
Какой бывает прочность бетона
Многие считают бетон прочным и долговечным материалом, и это справедливо. Но есть разные способы оценки его прочности, как и разные виды. Знания о прочности конструкций позволят избежать дефектов и ускоренного разрушения постройки, включая появление трещин и досрочный выход здания из строя.
Прочность на сжатие бетона
Это наиболее известное, распространенное и общепринятое измерение прочности, которое применяют для оценки характеристик конкретной смеси. Прочность на сжатие измеряет способность бетона выдерживать расчетные нагрузки, и соответственно, позволяет уменьшить количество задействованного бетона в конструкции.
Прочность на сжатие проверяют путем разрушения цилиндрических образцов бетона в специальной машине, предназначенной для измерения этого показателя.
Единица измерения кгс/кв. см. Чем выше значение, тем бетонная смесь прочнее и тем больше ее цена. И чем прочнее бетон, тем он долговечнее.
Прочность на сжатие является главным критерием для ответа на вопрос, будет ли конкретно взятая смесь бетона соответствовать потребностям конкретной работы.
Каждая бетонная конструкция имеет свой диапазон прочности на сжатие. Например:
- бетон М100 имеет среднюю прочность (кгс/кв. см.) 98;
- М150 – 131-164;
- М200 – 196;
- М250 – 262;
- М300 – 302;
- М350 – 327;
- М400 – 393.
Прочность на сжатие обычно проверяется через семь дней, а затем снова через 28 суток, чтобы определить диапазон прочности на сжатие. Семидневный тест проводится для определения раннего усиления конструкции, но в стандартах подразумевается результат 28-ми дневного теста.
Для строительной конструкции используют понятие класса прочности, который соотносится с маркой. Например, класс В3,5 соответствует марке бетона М50.
Прочность на разрыв
Прочностью на разрыв называется способность бетона противостоять разрушению или растрескиванию при растяжении. Этот параметр влияет на размер трещин в бетонных конструкциях и степень их возникновения. Трещины появляются, если растягивающие усилия превышают предел прочности бетона.
Обычно бетон имеет более низкую прочность на разрыв по сравнению с прочностью на сжатие. Из чего следует, что бетонные конструкции, испытывающие растягивающее напряжение, должны быть усилены материалами с высокой прочностью на разрыв, например, сталью.
Непосредственно проверить прочность бетона на разрыв сложно, поэтому используются косвенные методы. Наиболее распространенными косвенными методами являются прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение. Параметр определяют с помощью испытания на разрыв бетонных цилиндров.
Прочность бетона на изгиб
Такой вид прочности используется как еще один измеритель прочности на разрыв. Он определяется, как мера неармированной бетонной плиты или балки, способная противостоять разрушению при изгибе. Другими словами, это способность бетона сопротивляться изгибу. Прочность на изгиб обычно составляет от 10 до 15 процентов прочности на сжатие, в зависимости от конкретной бетонной смеси.
Измеряют прочность на изгиб для влажного бетона. Поэтому при описании прочности на бетона, чаще используются результаты испытаний прочности на сжатие, поскольку эти числа более надежны.
От чего зависит набор прочности бетона?
Главные причины, которые влияют на прочность бетона дополняются химическими процессами, влиянием атмосферы, взаимодействием с влагой. Все это факторы, которые влияют на прочность. Избежать этого невозможно. Но можно учесть на этапе проектирования.
Дополнительные причины, влияющие на проектную прочность бетона, включают:
- Соотношение вода / цемент. Чем меньше воды, тем прочнее цемент, но тем труднее работать. Например, бетонная смесь, содержащая 400 кг цемента и 240 литров (= 240 кг) воды, будет иметь отношение вода / цемент 240/400 = 0,6. В смесях, где соотношение выше, можно говорить о наличии пор, заполненных водой или воздухом.
- Пористость бетона: пустоты в бетоне можно заполнять воздухом или водой. Чем пористее бетон, тем он слабее. Вероятно, наиболее важным источником пористости в бетоне является соотношение воды и цемента в смеси.
- Дозирование. Традиционный бетон состоит из воды, цемента, воздуха и смеси песка, гравия. Правильное соединение этих ингредиентов является ключевым для достижения более высокой прочности бетона. Например, смесь, в которой много цемента легче заливать, но она легко растрескивается и не выдержит испытания временем. И наоборот, при малом количестве цемента получится грубый и пористый бетон.
- Смешивание. Прочность имеет тенденцию усиливаться до определенного момента. Чем дольше вы размешиваете, тем больше испарится воды и смесь станет менее прочной.
Дополнительные факторы:
- температуру;
- влажность;
- марку бетона;
- время.
Температура
Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.
При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.
Потепление способствует ускорению твердения бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.
Зимой может потребоваться прогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.
Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона. Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах. По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.
График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения. Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора.
Время
Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:
| Марка бетона | Среднесуточная температура бетона в °C | Срок твердения в сутках | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 14 | 28 | ||
| Прочность бетона на сжатие (процент от марочной) | ||||||||
| М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500 | -3 | 3 | 6 | 8 | 12 | 15 | 20 | 25 |
| 0 | 5 | 12 | 18 | 28 | 35 | 50 | 65 | |
| +5 | 9 | 19 | 27 | 38 | 48 | 62 | 77 | |
| +10 | 12 | 25 | 37 | 50 | 58 | 72 | 85 | |
| +20 | 23 | 40 | 50 | 65 | 75 | 90 | 100 | |
| +30 | 35 | 55 | 65 | 80 | 90 | 100 | – |
Если нормативно-безопасный срок установлен на уровне приблизительно 50%, то безопасным сроком начала работ можно считать 72 – 80% от марочного значения.
В зависимости от времени выдержки искомое значение можно определить по следующей формуле:
прочность на n-ый день = марочная прочность *(lg (n) / lg (28)). Причем n не может быть меньше 3-х дней.
Состав и характеристики цемента
Если сразу после заливки цемент способен набирать прочность благодаря своему тепловыделению, то после замерзания воды процесс неизменно остановится. Именно поэтому при выполнении работ в зимний и осенне-весенний период предпочтительно использовать смеси с противоморозными добавками.
Глиноземистый цемент после укладки способен выделить в семь раз больше тепла, чем обычный портландцемент. Именно поэтому приготовленный на его основе бетон набирает марочную прочность даже при отрицательной температуре.
Марка также оказывает влияние на скорость процесса. Чем ниже марка, тем выше критическая прочность. Таблица наглядно отражает такую зависимость:
| Марка бетона (по прочности на сжатие) | Критическая прочность (процент от марочной), минимум |
|---|---|
| для предварительно напряженных конструкций | 70 |
| М15 – 150 | 50 |
| М200 – 300 | 40 |
| М400 – 500 | 30 |
Влажность
Пониженная влажность негативно отражается на процессе. При полном отсутствии влаги гидратация цемента становится невозможной, и твердение бетонов практически останавливается.
При максимальной влажности и высокой температуре (70 – 90 °C) скорость нарастания прочности значительно повышается. В таком режиме осуществляется пропаривание состава в автоклавах паром высокого давления.
Нагрев до столь высоких температур при минимальной влажности неизбежно приведет к высыханию бетона и снижению скорости набора. Чтобы этого не произошло, следует своевременно производить увлажнение. В таком случае в жаркую погоду прочность будет набрана в минимально возможные сроки.
Способы определения прочности бетона на сжатие в лабораторных условиях
Все испытания проводятся в сертифицированной лаборатории и соответствуют требованиям, описанным в ГОСТ 10180-2012. Согласно правилам, описанным в документе, для исследования подходят:
- кусок бетона кубической формы с длиной ребра 100-300 мм и шагом 50 мм;
- бетонный цилиндр с диаметром основания 100-300 мм и шагом 50 мм; высота цилиндра должна быть равна или больше диаметра основания.
Лабораторный образец изготавливается также, как это происходило бы по правилам в реальных условиях. Затем его загружают в испытательную машину-пресс и начинают прилагать равномерное усилие до тех пор, пока испытательный образец не будет разрушен. В испытании используют несколько образцов для того, чтобы определить среднее значение. Метод применяется в заводских или лабораторных условиях.
Неразрушающие методы контроля прочности бетона или способы определения прочности на месте
Оценка прочности бетона на месте является основной проблемой при оценке состояния существующей инфраструктуры или при контроле качества нового строительства. Поэтому кроме лабораторных методов определения прочности строителям важны и те, которые позволяют измерить ее на месте. Это неразрушающие методы, использующие показания приборов.
Регламентируется такой способ измерения другим ГОСТом – 22690-2015 “Бетоны. Определение прочности механическими методами”. Для тестирования тоже применяют электронный измеритель прочности бетона, который изучает прочность при помощи ударного импульса.
К неразрушающим методам относится метод отскока. Он состоит в ударе и последующем измерении отскока массы молота с пружинным приводом после его удара о бетон. Благодаря простоте и дешевизне способ используется довольно часто. Существуют эмпирические корреляции между прочностными характеристиками и числом отскока. Поэтому его считают достаточно надежным.
Достоинства метода:
- его легко можно применить в полевых условиях;
- подходит для изучения однородности бетона.
Минусы:
- наличие подповерхностных пустот, включение в состав стальной арматуры, состояние поверхности могут повлиять на результаты испытаний.
Также существует ультразвуковой метод измерения. Концепция, лежащая в основе данной технологии, состоит в измерении времени, за которое расширятся акустические волны с последующим сравнением с плотностью и упругостью материала. Время прохождения ультразвуковых волн отражает внутреннее состояние испытываемой поверхности. Применяется для измерения колонн, балок, ригелей.
Плюсы:
- УПВ можно использовать для обнаружения других подповерхностных недостатков.
Минусы:
- на способ влияет наличие арматуры, пустот и трещин.
Схватывание бетона
Бетоном пользуются не сразу после затвердения, так как может потребоваться некоторое количество времени, чтобы довезти материал до объекта. Смесь должна оставаться подвижной, чему способствует механическое перемешивание раствора в миксере автосмесителя. Тиксотропия позволяет сохранить основные свойства смеси до ее заливки, откладывая старт начальной стадии созревания. Однако следует знать, что если время затянуть или температура поднимется, развивается необратимый процесс «сваривания» раствора, в результате которого занизятся его характеристики.
Длительность схватывания находится в зависимости от температуры воздуха — от 20 мин. до 20 часов. Наибольшая продолжительность данного процесса зимой при температурных значениях около 0 град. Заливка монолитного фундамента в этот период будет сопровождаться удлинением интервала начала схватывания от 6 до 10 часов, а сама стадия растянется на 15 – 20 ч.
Оптимально заливать бетон в форму при 20 градусах. Тогда при условии, что раствор затворен за час до заливки, схватывание цемента начнется через один час и завершится через 60 мин. Жаркая погода способствует практически моментальному схватыванию раствора за 10 – 20 мин.
Стадия твердения бетона
После схватывания бетон начинает твердеть. Для завершения процесса и окончательного набора прочности может потребоваться несколько лет. Марку бетона можно будет определить через четыре недели.
Стоит учесть, что прочность бетон набирает с различной скоростью. Наиболее интенсивно процесс протекает в первую неделю после заливки бетона. Уже в первые трое суток данный показатель в нормальных условиях составляет около 30% от марочного значения, определяемого через 28 дней после заливки.
В течение первых 7 – 14 суток раствор набирает до 70 % от указанного значения, а через три месяца на 20 % превышает его. После этого процесс замедляется, но не прекращается.
Через три года показатель может вдвое превысить значение, полученное через 28 дней после заливки. Специальная справочная таблица позволяет узнать, какой процент от марочного значения наберет состав при конкретной температуре через определенное количество дней.
Комбинированные методы контроля
Отбойный молоток и скорость ультразвукового импульса являются наиболее широко используемыми методами неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Если использовать их вместе, то получится комбинированный метод. А комбинированные методы проверки включают в себя сочетание методов неразрушающего контроля. Это позволяет повысить точность полученных значений.
Виды бетонных смесей и сфера их использования
От того, какова степень сжатия бетона зависит сфера применения материала.
| Класс бетона по ГОСТ 26633-91 | Класс бетона по СНБ 5.03.01-01 | Применение |
|---|---|---|
| В0,35-В2,5 | – | используется при проведении подготовительных работ, для бетонирования конструкций, не несущих нагрузку |
| В3,5-В5 | – | применяется для монтажа бордюров в дорожном строительстве, для создания подушки или подбетонки под фундаментом |
| В7,5 | – | используется также, как и предыдущая позиция, а также при бетонировании дорожек, для заливки фундамента, для формирования дорожных плит |
| В10-В12,5 | С 8/10 | Самая популярная смесь, используемая в домашнем и коммерческом строительстве. Этот бетон обычно используется для неструктурных строительных элементов, таких как плиты патио и дорожки. Также подходит для создания конструктивных элементов, например, перемычек. |
| В15 | С12/15 | Идеальная бетонная смесь для заделки дорожек и бордюров. |
| В20 | С16/20 | Бетон с такой прочностью часто применяется для внутренних полов и фундаментов, где вес общих конструкций на бетон будет меньше. Он идеально подходит для оснований домашних мастерских и гаражей, а также для подъездных путей и внутренних плит перекрытия. |
| В25 | С20/25 | Универсальный бетон, который используется на многих коммерческих и бытовых строительных площадках. Часто используется при заливке фундаментов (опор). Это также идеальный бетон для плитных фундаментов для полов в домах и бунгало. |
| В30 | С25/30 | Универсальный бетон, который используется на многих коммерческих и бытовых строительных площадках. Он часто используется при заливке фундаментов (опор). Это также идеальный бетон для плитных фундаментов для полов в домах и бунгало. |
| В35 | С 28/35 | Конструктивно прочная смесь для интенсивного использования, которая идеально подходит для коммерческих структур и объектов, которые должны выдерживать интенсивное использование. Он обычно используется для несущей конструкции и создания внешних перекрытий и стен. Другие области применения включают коммерческие плиты, включая металлическую арматуру, а также зоны сдерживания сельскохозяйственной и строительной промышленности, такие как дворы и сараи. |
| В40 | С32/40 | Конструктивно прочная смесь для интенсивного использования, которая идеально подходит для коммерческих структур и объектов, которые должны выдерживать интенсивное использование. Он обычно используется для несущей конструкции и создания внешних перекрытий и стен. Другие области применения включают коммерческие плиты, включая металлическую арматуру, а также зоны сдерживания сельскохозяйственной и строительной промышленности, такие как дворы и сараи. |
Использование бетонных конструкций для частных построек
Использование тех или других бетонных конструкций и смесей в рамках проекта одобряется квалифицированными инженерами, имеющими соответствующий опыт работы. Планы и проекты проходят утверждение в соответствии с требованиями и только после согласования всех технических деталей, можно приступать к началу строительства.
Подъемное оборудование должно иметь маркировку с указанием номинальной грузоподъемности и должно выдерживать, вес, в 2,5 раза превышающий тот, который будет фактически подниматься подъемной установкой.
Прочность бетона – обязательный и важный параметр для проектирования конструкций. Она зависит от ряда факторов, таких как характеристики и свойства конструкции. Ее можно измерить в заводских условиях или в полевых условиях и для этого используют разные методы.
Одним из главных свойств материала называют прочность бетона при осевом сжатии, растяжении при изгибе затвердевшей смеси. Крепость при сжатии выделяют двух видов: призменную, а также кубиковую. Равным образом долговечность раствора характеризуется классом или маркой. Существует процесс по набору бетоном затвердения, он длится ровно 28 дней. Примерно через 7 суток состав обретает 70% своей окончательной крепости.
Проектная прочность
Проектная прочность (марка) –нормируемая прочность бетона в возрасте 28 суток или в другие сроки, допускающая передачу на изделие полной проектной нагрузки. Если в проектной документации, ГОСТ или ТУ на изделие не указан срок достижения бетоном проектной марки, то таким сроком следует считать 28 суток со дня изготовления.
Усредненные значения коэффициентов прироста прочности бетонов на цементах различных видов, твердеющих на открытом воздухе при положительных температурах в возрасте 90 и 180 суток, приведены в табл. 5.
Передаточная прочность
Передаточная прочность – нормируемая прочность бетона предварительно напряженных изделий к моменту передачи на него предварительного натяжения арматуры.
Величину передаточной прочности бетона регламентирует проект, ГОСТ или ТУ на данный вид изделий.
Передаточная прочность бетона назначается не ниже 70 % проектной марки, принимаемой, как правило, для предварительно напряженных изделий, в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры; при этом фактическая величина передаточной прочности с учетом требований статистического контроля на производстве должна составлять не менее 14 МПа, а при стержневой арматуре класса Αт-VI, арматурных канатах и проволочной арматуре без промежуточных головок – не менее 20 МПа.
| Свойства бетона | Обозначения | Единица Измерения |
Формула перевода (соотношение) |
| Призменная прочность | RПр | МПа | |
| Прочность на осевое растяжение | RР | МПа | |
| Прочность на растяжение при изгибе | RР. и | МПа | |
| Начальный модуль упругости | ЕБ | МПа | |
| Модуль сдвига | G6 | МПа | |
| Прочность сцепления с арматурой Предел усталости |
RСц | МПа МПа |
|
| Прочность при срезе (скалывании) | RCp | МПа | |
| Прочность при смятии | RCm | МПа | I |
| Коэффициент линейного расширения при нагреве от 0 до 100°С | α | Град-1 | |
| Усадка бетона (предельная сжимаемость) | Мм/м | 0,2 – 0,4 | |
| То же, армированного | Мм/м | 0,15 | |
| Характеристика ползучести | φ+ | — | |
| Предельная растяжимость | Мм/м | 0,1—2 | |
| Коэффициент теплопроводности | λ | Вт / (м. к) | λ ≈ 1,4 |
| Истираемость | И | Г/см2 | И = 0,01 – 0,1 |
Основные характеристики и физические свойства тяжелого бетона приведены в табл. 4.
Как рассчитывать?
- Rб — бетонная крепость за 28 сут., МПа;
- А — показатель, зависящий от наполнителей и их качества;
- Rц — марка;
- Ц/В — соотношение цемента и воды в составе (цифра, противоположная В/Ц).
Посмотреть «ГОСТ 10268-80» или
Динамика набора прочности тяжелого бетона: n = 100 * (lg (n) / lg (28)), где n — день, на который желательно определить крепость цемента (но не меньше 3 дней). При обстоятельствах застывания, отличающихся от обычных, особенно по температурным режимам, нужно знать, что уменьшение температуры способствует торможению твердения, а повышение — ускорению. При показателях 10 градусов по Цельсию, спустя 7 сут. цемент будет иметь крепость 40—50%, а при 5 °C — 31—34%. При отрицательных температурах бетоны без специальных добавок вовсе не крепнут.
Граничная высота сжатой зоны (абсолютная или относительная) — показатель (х) предельной прочности бетона, уже перед разрушением.
Арматура для тяжелых бетонов
| Вид и класс напрягаемой арматуры | Проектная марка бетона не ниже |
| Проволочная арматура классов: | |
| B H с анкерами | 250 |
| Bp-II без анкеров при диаметре проволоки: до 5 мм включительно | 250 |
| 6 мм и более К-7 (ГОСТ 13840—68 *) | 400 |
| К-19 (ТУ 14—4—22—71 *) | 350 |
| От 10 до 18 мм (включительно) классов: | |
| A-IV и Αт-IV | 200 |
| A-V и Αт-V | 250 |
| Αт-VI | 350 |
| 20 мм и более классов: | |
| A-IV и Αт-IV | 250 |
| A-V и Αт-V | 350 |
| Αт-VI | 400 |
Таблица 5
| Вид и минералогический состав цемента | Значение коэффициента К, сут | |
| 90 | 180 | |
| Алюминатный портландцемент (C3 A ≥ 12 %) | 1,05 | 1.1 |
| Алитовый портландцемент (C3 S ≥ 50 %; C3 A ≤ 8 %) | 1,05 | 1,1 |
| Пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент с содержанием шлака до 40· % | 1,05 | 1,25 |
| Белитовый портландцемент и шлакопортландцемент с содержанием шлака более 50 % | 1,1 | 1,3 |
Примечание. Значения К могут определяться по формуле K = lgn / lg28 при п > 3, где
П – возраст бетона в сутках. Полученными данными можно пользоваться для ориентировочных расчетов состава бетона. При этом прочность бетона в возрасте п суток (RN) определяется по формуле RN = R28 • K.
Если проектная марка бетона принята выше указанного минимального значения, то передаточная прочность должна составлять не менее 50 % принятой проектной марки.
Отпускная прочность
Отпускная прочность – нормативная прочность бетона, при которой изделие разрешается отгружать с завода потребителю.
Величина отпускной прочности бетона изделий регламентируется ГОСТ на данный вид изделий, а при отсутствии ГОСТ или если величина отпускной прочности не регламентирована ГОСТ, ее устанавливает предприятие-изготовитель по согласованию с потребителем и проектной организацией.
Величину отпускной прочности определяют с учетом условий транспортирования, монтажа и срока передачи нагрузки на изделия, а также с учетом технологии их изготовления и возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в изделиях в зависимости от климатических условий района строительства и времени года.
При этом величина отпускной прочности бетона в процентах от его проектной марки по прочности на сжатие должна быть не менее приведенной ниже марке, допускается только в тех случаях, если при транспортировании и монтаже изделия могут быть допущены нагрузки, близкие к расчетным; в холодный период года, если не могут быть созданы условия для роста прочности бетона до передачи на изделие проектной нагрузки.
| Бетон в изделиях | Отпускная прочность, проц. от проектной марки, не менее |
| Тяжелый бетон и бетон на пористых заполнителях | |
| M150 и выше | 50 |
| Тяжелый бетон М100 и ниже | 70 |
| Бетон на пористых заполнителях Ml00 и ниже | 80 |
| Бетон всех видов и марок, изготовляемых с автоклавной обработкой…. | 100 |
Марка прочности и состав бетона
Под маркой прочности любого стройматериала, в т.ч. бетона, кирпича и т.п., понимается величина большой нагрузки, которую может выдержать данный материал без утери своих прочностных свойств. Для наглядного примера возможно взять кирпич, имеющий прочность 200.
Это значит, что один квадратный сантиметр его площади способен выдержать нагрузку до 200 кг. В случае если взять неспециализированную площадь поверхности кирпича, которая равняется 300 см2, и перемножить с маркой, возьмём неспециализированную массу, которую способен выдержать один кирпич. Это значение в нашем случае равняется 60 т.
| Бетон марки 100 | Таковой материал изготавливается из трех основных компонентов, смешанных в определенных пропорциях:1. Главным ингредиентом есть цемент марки 400.2. К его одной части додают своими руками три части песка, и шесть частей щебенки, размер фракций которой около 35 мм. Таковой бетон значительно чаще употребляется в гражданском постройке для ростверка – подошвы фундамента. |
| Бетон марки 200 | Для его создания применяют аналогичные компоненты, но их пропорции пара отличаются. Инструкция следующая — на каждую часть цемента марки 400 берется две части песка и пять частей щебня, обрисованного выше.Сфера его применения более широкая – он употребляется:
|
Помимо этого, имеется формула для определения водопоглощение по массе бетона, которая зависит от массы высушенного примера (mc) и водонасыщенного (mв) в граммах. Выглядит она так: Wм = .
Выбор компонентов для бетона
- Одним из ингредиентов, который не упомянули, но он крайне важен при создании бетона, есть вода. В совершенстве она обязана владеть кристальной чистотой.
Не рекомендуется применение воды, взятой по окончании дождя, и жирной либо масляной (которая, к примеру, хранилась в бочках из-под масла). Наиболее подходящим вариантом для прочного бетона есть простая водопроводная. В случае если же планируется изготовление стяжек и т.п. вещей, в полной мере подходящим будет и дождевая, речная, озерная и другая не совсем чистая вода.
Совет: хорошие результаты показывает бетон, изготовленный из воды из колодца либо скважины.
- Еще одним материалом, применяемым на протяжении изготовления бетона, есть щебень. Наиболее встречаемый вариант – щебень-известняк, имеющий фракции в пределах 20-35 мм. Его цена в данном диапазоне наиболее привлекательна.
- В случае если же требуется получение более прочного бетона, возможно применять иные материалы – к примеру, гранит либо доломит. Но стоит подчернуть, что радиационный фон первого обычно не редкость выше установленных норм.
Цемент
Главным связующим элементом бетона есть цемент, химическая формула которого — 3CaO*2SiO2*3H2O. Чаще всего применяемой есть марка 400. Сходу хочется предотвратить, что большая часть фабрик создают как раз такую марку, но уровень качества, в большинстве случаев, может значительно отличаться. Это подтверждено неприятным опытом строителей.
В случае если же говорить о советах, в полной мере приличным есть бетон из цемента М 400, изготовленный в Балаклее. Он имеет маркировку ШПЦ II/Б-Ш-400. Хорошо себя проявляет и ПЦ II/Б-Ш-400, который производится в Амвросиевке.
Песок
В случае если обращаться к теории, нужно применять только карьерный песок. Дело в том, что его песчинки имеют неправильную форму (они являются более шершавыми).
В следствии возрастает площадь сцепления этого материала, что со своей стороны усиливает прочностные качества. А вот речной либо морской характеризуется более гладкой формой песчинок, что очень плохо воздействует на сцепляемость.
Но имеется у песка, добытого в карьере, и значительный недостаток – в нем частенько видится глина. Происходит это из-за намывки, которая довольно часто употребляется для его добычи.
Он вымывается из земли и подается к поверхности через особую трубку. И частенько в итоге вместе с ним попадает глина. Кстати, и в речном песке частенько возможно встретить подобные примеси, исходя из этого он ни в чем не превосходит карьерный.
Совет: учитывая более доступную цену на песок, добытый в карьере, его возможно применять кроме того с примесями глины (для подсыпки либо же в бетон, для которого не нужна большая прочность).
В случае если же в нем нет глины, но видятся небольшие камни, его уже возможно применять и для бетона. Но он не подойдет для кирпичной кладки, песок предварительно направляться просеять его через сито.
Мало о пропарке бетона
Частенько возможно услышать от людей либо прочесть где-то, что цементные изделия, каковые изготавливались способом пропарки, отличаются более высокими прочностными чертями. Одним из примеров для того чтобы изделия возможно назвать шлакоблок.
Компании, занимающиеся производством аналогичных материалов, утверждают, что они имеют более большую прочность, в следствии этого их цена оказывается выше простого. Но действительность мало другая.
Дело в том, что способ пропарки никоим образом не воздействует на прочностные качества бетона (в лучшем случае, может повысить их на пол процента). Единственное преимущество аналогичных материалов содержится в том, что бетон в них схватывается значительно стремительнее.
Многие тут же зададутся в полной мере логичным вопросом – для чего же переплачивать? Пропаренные бетоны оказывают помощь стремительнее осуществлять распалубку, и не требуют повышения размеров складских помещений, где бетон будет дозревать.
Наряду с этим скорость схватывания возрастает вдвое. В случае если 100% прочность простого бетона набирается примерно за месяц, то пропаренному для этого пригодится всего примерно половину месяца.
В завершение темы о пропарке хотелось бы подчернуть, что подобный бетон фактически не отличается от простого, в случае если последний дозревал при обычных условиях, в то время, когда:
- исключалось пересыхание;
- не было перемерзания;
- достигалась нужная температура (+5 — +25 0С).
Характеристики бетона
- Крайне важно не забывать о громадном весе бетона, исходя из этого опалубку нужно изготовлять таковой, дабы она смогла данный вес выдержать.
- Основным причиной, воздействующим на массу, есть наполнитель. В следствии этого плотность этого материала может колебаться в пределах от 500 до 2500 кг/м3. Средним показателем веса 1 м3 есть 2,2 т.
На протяжении обустройства потолочной опалубки высчитать давление бетона достаточно просто. Нужно перемножить между собой толщину цементного слоя и его плотность. К примеру, на квадратный метр цементного потолка, толщиной 25 см, и плотностью 2,2 т/м3, будет давить 550 кг.
Из этого возможно сделать вывод, что материал есть достаточно тяжелым. Исходя из этого при изготовлении опалубки не следует экономить, поскольку ее разрушение может привести к еще громадным затратам.
