Прочность бетона

Бетон — это сложное многокомпонентное вещество, проявляющее свои свойства в зависимости от качества исходных компонентов, их пропорций, условий окружающей среды при твердении и степени уплотнения, а также его возраста (время, прошедшее с тех пор, как он был залит и оставлен для застывания). Основным параметром, важным для эксплуатации, является прочность.

Прочность бетона — это способность конструкции выдерживать нагрузки во время эксплуатации, вызывающие в нем внутренние напряжения, и противостоять воздействию внешней среды без разрушения. Прочность измеряет способность бетона выдерживать расчетные нагрузки. Предварительное измерение прочности важно при выполнении любых работ, т.к. позволяет подобрать бетонную смесь с заданными параметрами под конкретную задачу.
.

Основные виды прочности бетона:

  • Нормируемая — прочность бетона в проектном возрасте или ее доля в промежуточном возрасте, установленная в нормативном или техническом документе, по которому изготавливают бетонную смесь, изделие или конструкцию.
  • Передаточная – прочность бетона предварительно напряженных изделий на момент передачи на него предварительного натяжения арматуры.
  • Отпускная — прочность бетона, при которой изделие разрешается отгружается с завода-производителя потребителю. Величину отпускной прочности определяют с учетом времени транспортировки на объект, монтажа и возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в изделиях в зависимости от климатических условий и времени года.
  • Распалубочная – это минимальная набранная прочность бетона, при которой возможно начинать распалубливание (снимать опалубку), не повреждая бетон.
  • Проектная (марочная) — прочность бетона в возрасте 28 суток (или в другие сроки, указанные в нормативных документах), гарантированное время его застывания, допускающая передачу на изделие полной проектной нагрузки, т.е достигшее максимальной 100% прочности. Промежуточный возраст — временной интервал, который находится в проектном периоде.
  • Требуемая — минимально допустимое среднее значение прочности в исследуемой партии, соответствующее нормируемой прочности бетона при ее фактической однородности. Устанавливается с учетом однородного состава субстанции.
  • Фактическая — среднее значение прочности бетона, рассчитанное по результатам ее определения в партиях бетонной смеси, изделий или монолитных конструкциях.
  • Критическая — это порог минимальной прочности, по достижению которого бетон переходит в стабильное состояние. Дальнейшее замораживание состава уже не приведет к разрушению структуры и потери прочности, а при оттаивании он лишь продолжит ее набирать.

Классы и марки бетона

В силу того что конструктивные элементы здания (фундамент, стены, лестницы) в процессе эксплуатации должны выдерживать различную степень нагрузки, при строительстве используется бетон с различными характеристиками. Марка и класс бетона — важные прочностные показатели, учитываемые при сооружении любого объекта. Для того чтобы не переплачивать за дорогой состав, важно определить их.

  • Марка бетона — среднее значение прочности, полученное при оценке серии образцов. Обозначается —  М50, М100…М1000 (цифры указывают на то, какую нагрузку в килограммах может выдержать 1 см бетонной поверхности). Например: если возьмем бетон марки М200, сформируем из него 5 кубов, испытаем их под прессом, то каждый из них покажет разные значения прочности. Но среднее значение будет равно 200 кг/см2.
  • Класс бетона — это минимальное гарантированное значение прочности бетона, полученное при рассмотрении серии образов. Величина «класс бетона» введена позднее, регламентируется СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» и учитывает неоднородность прочности бетона. Обозначение: B3.5,  В5…В60 (цифровое значение соответствует давлению, которое бетонный кубик или призма выдерживает без разрушения в мегапаскалях, МПа). Например:  класс В25 говорит о том, что при анализе 100 одинаковых образцов из этого бетона не менее 95 шт имеют кубиковую прочность R>=25МПа.

Обобщая: класс указывает гарантированные цифры, марка— только среднее значение.

Применение марок бетона по прочности на сжатие на данный момент сочли потерявшим физический смысл, т.к. по действующим документам прочностные характеристики бетона регламентируются с учетом однородности прочности бетона.

Таблица соответствия классов и марок

Соотношение между классами бетона по прочности в МПа и ближайшими марками по прочности в кг/м3 при нормативном коэффициенте вариации, равном 13,5% для конструкционных бетонов.

Класс бетона по прочности на сжатие, МПа Средняя прочность бетона, кгс/см² Ближайшая марка по прочности Класс бетона по прочности на сжатие Средняя прочность бетона, кгс/см² Ближайшая марка по прочности
В0,35 5,01 М5 B27,5 360,2 M350
В0,75 10,85 М10 B30 392,9 M400
В1 14,47 М15 B35 458,4 M450
В1,5 20,85 М25 B40 523,9 M550
В2 28,94 М25 B45 589,4 M600
В2,5 32,74 М35 B50 654,8 M700
В3,5 45,8 M50 B55 720,3 M700
B5 65,5 M75 B60 785,8 M800
B7,5 98,2 M100 B65 851,3 M900
B10 131 M150 B70 916,8 M900
B12,5 163,7 M150 B75 982,3 M1000
B15 196,5 M200 B80 1047,7 M1000
B20 261,9 M250 B90 1178,7 M1150
B22,5 294,7 M300 B100 1309,6 M1300
B25 327,4 M350

От чего зависит прочность бетона?

На итоговую прочность конструкции оказывает влияние несколько факторов:

  • количество и качество вяжущего (чем больше содержание цемента или иной компоненты, тем большей прочностью обладает конечный продукт);
  • вид и свойства заполнителя. (использование мелкофракционного зaпoлнитeля cнижaeт пpoчнocтныe xapaктepиcтики, а пpимeнeниe кpупнoфpaкциoнныx с шероховатой поверхностью обеспечивают лучшую адгезию и конечную прочность в итоге);
  • количество воды (излишeк жидкocти влeчeт к oбpaзoвaнию пop, которые cущecтвeннo cнижaют экcплуaтaциoнныe cвoйcтвa и cpoк cлужбы кoнcтpукции, а недостаток – приведет к невозможности правильной укладки смеси);
  • температурные условия (лучшей температурой окружающей среды для затвердевания раствора является +15…+20°С с относительной влажностью 90–100%. При температуре ниже 0 °С бетон перестает твердеть, а в жаре и сухости быстро теряет влагу, может покрыться трещинами);
  • качество смешивания ингредиентов и степень уплотнения (чем плотнее связаны между собой частицы раствора, тем долговечнее получится сооружение).

Как увеличить прочность бетона?

Для повышения эксплуатационных качеств бетонных изделий строители добавляют в состав специальные добавки (пластификаторы, стабилизаторы), используют портландцемент в качестве вяжущего, укрепляют фиброволокном и арматурой, а готовые конструкции покрывают пропиткой.

Зимнее бетонирование

При минусовой температуре затвердевание раствора сопряжено с трудностями. Бетонный раствор — это смесь из наполнителей и воды. При замесе происходит гидратация (соединение с водой). При понижении температуры до -5⁰С застывание состава замедляется в 2 раза, а при нулевой и вовсе прекращается. Начиная с 0⁰С вода в растворе начинает замерзать с образованием кристаллов льда. При этом она расширяется и разрушает структуру бетона, не набравшего критическую прочность.

Поэтому главным условием для успешной заливки в мороз является соблюдение технологии твердения, а  именно — сохранение тепла и влажности. Оптимальной температурой для набора марочной прочности является температура около 20⁰С.

Для успешного набора критической прочности требуется от 3 до 7 дней, в течение которых проводят мероприятия для искусственного нагрева свежеуложенного раствора.

  • Утепление, обогрев бетонируемой площадки тепловыми пушками, системами подогревающих кабелей — затратный метод, требующих большого объема энергии.
  • Введение противоморозных присадок (уменьшающих температуру замерзания воды или увеличивающих скорость затвердевания раствора) — самый экономный метод.

За первую неделю бетон способен набрать до 60-70% марочной прочности, после чего его замораживание уже не приведет к пагубным последствиям. Снижение температуры ниже нуля только приостановит процесс вызревания, после оттаивания он вновь возобновится.

Как определить прочность бетона самостоятельно?

Визуально осмотрите подготовленный раствор.

  • Он должен иметь серый с синеватым оттенком цвет. Присутствие желтого или рыжего цвета говорит о превышении в рецептуре нормы песка.
  • При заливке небольшого количества в котлован должна получится лепешка без слоев и трещин.
  • Консистенция — однородная, без сгустков и комков, не расслаивается.

Застывшую конструкцию проверяем тестом при помощи молотка и зубила. Нанеся по бетону удар средней силы молотком (весом 0,3-0,4 кг), оцениваем глубину полученной вмятины и примерно соотносим с классом. Если она:

  • превышает 1 см — В5 (М75),
  • менее 0,5 см — В10 (М150),
  • на В15-25 (М200-250) — неглубокий след,
  • на В25 (М350) — незначительная отметина.

Обращайтесь в лабораторию «И.Д.К» Предложим индивидуальные условия на исследования!

ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК

Для того, чтобы провести точный расчет прочности на сжатие по ГОСТ 10180, осевое растяжение, растяжение при изгибе и раскалывании лучше не экономить, а обратиться за помощью к специалистам.

Обращайтесь к нам, в ООО «И.Д.К». Имея на вооружении сертифицированное оборудование и экспертов-профессионалов с большим опытом, проведем проверку на объекте заказчика или в стенах нашей организации. Для консультации и связи со специалистом компании, обратитесь удобным для вас способом: по телефону +7 981 244-12-72, е-мейл, посредством формы обратной связи.

Основных методов определения прочности бетона в лабораторных условиях существует два: разрушающий и неразрушающий. Как правило, прочность бетона в промежуточном возрасте не определяется, чаще всего используют уже застывшие кубики монолита.

Разрушающий метод – наиболее точный из всех, используемых для определения прочности бетона. Отобранные цилиндры или кубики раздавливают под прессом, непрерывно и равномерно повышая нагрузку до разрушения контрольного образца.

Неразрушающий метод — группа способов, не требующих разрушения бетонных образцов. Определение прочности осуществляют с применением разных инструментов и приборов.

Испытательное оборудование

Испытательное оборудование, приборы и средства измерения, необходимые для замеров прочностных характеристик бетона и бетонного раствора.

  • формы для твердения бетона
  • лабораторная виброплощадка
  • штыковка
  • глубинный вибратор
  • камера твердения
  • весы
  • штангенциркуль
  • поверочные плиты
  • прессы для анализа предела прочности на сжатие
  • разрывные машины
  • склерометр
  • ультразвуковой дефектоскоп
  • измерители методом ударного импульса ИПС
  • молоток Кашкарова

Действующие государственные стандарты, описывающие бетон

25192-2012 — Бетоны. Классификация и общие технические требования
26633-2015 — Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
25820-2014 — Бетоны легкие. Технические условия (до 01.09.2022 г. Далее вступает в силу  ГОСТ 25820-2021)
28570-2019 — Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций
ГОСТ 10180 2012 — Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
31914-2012 — Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля качества
18105-2018 — Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
58002- 2017 — Самоуплотняющийся бетон. Расплыв
17624-2012 — Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. Прекращается с 01.09.2022. Вводится ГОСТ17624-2021.
22690-2015 — Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля
СП 63.13330.2018 — Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения СНиП 52-01—2003

Связанные статьи

Технадзор, инжиниринг, строительная дорожная лаборатория