Основные этапы развития технологии бетона

Класс бетона - численная характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что установленное классом свойство, например прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100.

Понятие «класс бетона» позволяет назначать прочность с учетом ее фактической или возможной вариации. Чем меньше изменчивость проздсти, тем выше класс бетона при одной и той же его средней прочности.

ГОСТ 26633-91 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; BIO; B12,5; B15; В20; В25; В30; В35; B4Q- В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75 и В80. 

В соответствии со стандартом СЭВ 1406-78, класс - основной показатель прочности бетона. Для изделий и конструкций, запроектированных без учета требований этого стандарта, прочность бетона характеризуют маркой. Марка бетона - это численная характеристика какого-либо его свойства, рассчитываемая как среднее значение результатов испытания образцов. При определении марок по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости принимают нижнее предельное значение свойств, а марку по средней плотности определяют по верхнему предельному значению. В отличие от класса марка бетона не учитывает колебаний прочности во всем объеме бетонируемой конструкции. 

Специалисты выделяют марку бетона по прочности на сжатие — предел нагрузки (кгс/см²), которую может выдержать образец бетона (15*15*15см) на 28 день после изготовления. Также существует понятие марки бетона по прочности на растяжение, она указывается в том случае, если именно этот показатель имеет ключевое значение в данной конструкции.

Марки цемента по морозостойкости и водонепроницаемости указываются гораздо реже. Водонепроницаемость определяется односторонним гидростатическим давлением (кгссм²), при котором образец не пропускает жидкость. Марка по морозостойкости определяется в ходе испытания образцов многократным замораживанием и оттаиванием.

Марка обозначается латинской буквой «M». Сегодня на рынке представлены бетоны в интервале от М50 до М1000.

  Разница между понятиями марка и класс в том, что если марка — усреднённый показатель, то класс предполагает гарантированное соблюдение указанного уровня прочности.

Класс бетона обозначается латинской буквой «В», на рынке можно встретить бетоны от B1 до B60.

Марка и класс бетона определяется не только компонентами, входящими в состав, но и соотношением этих компонентов. Например, в соответствии с рекомендациями по составу и пропорциям бетона, для изготовления бетона М 100 В 7,5 можно использовать цемент марки 400, а можно — марки 500, в последнем случае расход цемента будет ниже. Для каждого строительного объекта состав бетона разрабатывается индивидуально. Чаще всего для изготовления товарного бетона на заводах применяется цемент марок 400 или 500.

 

Соотношение между классом и марками бетона по прочности   (нормативный коэффициент вариации v = 13,5%)
Класс бетона	Средняя прочность данного класса, (кгс/см²)	Ближайшая марка бетона
В3,5	46	М50
В5	65	М75
В7,5	98	М100
В10	131	М150
В12,5	164	М150
В15	196	М200
В20	262	М250
В25	327	М350
В30	393	М400
В35	458	М450
В40	524	М550
В45	589	М600
В50	655	М600
В55	720	М700
В60	786	М800

Пропорции компонентов бетона при использовании цемента М 400   (цемент, песок, щебень)
Марка бетона	Массовый состав, Ц:П:Щ (кг)	Объемный состав на 10 л цемента, П:Щ (л)	Количество бетона из 10 л цемента (л)
М100	1 : 4,6 : 7,0	41 : 61	78
М150	1 : 3,5 : 5,7	32 : 50	64
М200	1 : 2,8 : 4,8	25 : 42	54
М250	1 : 2,1 : 3,9	19 : 34	43
М300	1 : 1,9 : 3,7	17 : 32	41
М400	1 : 1,2 : 2,7	11 : 24	31
М450	1 : 1,1 : 2,5	10 : 22	29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34. Прочность бетона на сжатие.

Прочность бетона (способность сопротивляться разрушению) на сжатие – главный параметр, определяющий выбор конкретной марки этого стройматериала. Так как основные нагрузки на бетон в ходе эксплуатации конструкций зданий и сооружений является вертикально направленными, пределпрочности бетона именно на сжатие должен иметь максимально высокие значения среди всех рассматриваемых вариантов.

Марочная (проектная) прочность бетона достигается искусственным камнем по истечении 28 дней (4 недели). Набор прочности бетона во времени существенно зависит от внешних условий твердения, таких как влажность и температура: чем выше температура, тем быстрее бетон достигает отметки нормативнойпрочности.

Прочность бетона и его состав

Зависимость прочности бетона на сжатие от его состава во многом определяется рациональным подбором заполнителей, причем учитывается не только их прочностные характеристики, но и размер зерна. Поэтому для строительства наиболее ответственных объектов (мосты, гидротехнические сооружения, высотные здания) для формирования смеси используются дорогостоящие крупнозернистые твердые породы (диаметр зерна 80-100 мм), обеспечивающие максимальную (нормативную) прочностьбетона в МПа.

Средняя прочность бетона на сжатие обеспечивается применением в качестве заполнителя смеси гравия со средним размером зерна (5-20 мм), желательно еще и с предварительной очисткой заполнителя струей воды. В качестве мелкого заполнителя для таких марок бетона используется смесь крупного и мелкого песка, повышающих плотность цементного теста  и одновременно предел прочности бетона при сжатии за счет снижения количества полостей. Кроме того, снижение размеров и числа полостей в застывающей смеси существенно продлевает срок службы бетона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35. Прочность на растяжение при изгибе.

Для тяжелых бетонов, применяемых в строительстве дорог и аэродромов, устанавливаются марки бетона по прочности на растяжение при изгибе, которые определяют путем испытания балочек квадратного сечения. Балку испытывают с приложением сил в 1/3 пролета.

Предел прочности на растяжение при изгибе Rизг (МПа) вычисляют по формуле:

Rизг = к*Pmax/ (bh2),

Pmax – разрушающая сила; b – ширина образца; h – высота образца; к – коэффициент для балочек.

Прочность бетона при изгибе в несколько раз меньше его прочности при сжатии. Марки бетона на растяжение при изгибе: М5, М10, M15, М20, М25, МЗО, М35, М40, М45, М50

Прочность бетона при изгибе зависит от тех же факторов, что и при сжатии, но количественные зависимости будут другими. Соотношение Rсж / Rизг – повышается с увеличением прочности бетона. На практике обычно трудно достигнуть прочности бетона при изгибе более 6 МПа.

Более  точная зависимость прочности бетона при изгибе от качества цемента получается, если в ней учитывается активность цемента на изгиб, которую определяют в соответствии с ГОСТ 310.4—81. В этом случае можно использовать в расчетах формулу:

Rизг = Аn * Rизг.ц. / (Ц/В – 0,2),

Аn – эмпирический коэффициент: для высококачественных материалов Аn = 0,42; для рядовых - Аn = 0,4; для материалов пониженного качества Аn = 0,37.

Rизг.ц. – активность цемента при изгибе

С увеличением возраста бетона его прочность при изгибе и растяжении возрастает более медленно, чем прочность при сжатии, и соотношение Rp/Rсж уменьшается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36. Зависимость  прочности бетона от В/Ц.

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

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

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

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

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37. 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 отлаженное технологического процесса Соответственно будут колебаться и показателисвойств бетона - прочность, плотность, проницаемость, морозостойкость и др. Для оценки однородности бетона используют статистические методы. Качество бетона определяете главным образом его средней прочностью (или соответствующим комплексом показателей) и однородностью, которая оценивается по коэффициенту вариации прочности (или других показателей).При изменении коэффициента вариации определенному классу по прочности будет соответствовать различная средняя прочность. С уменьшением и будет уменьшаться и величина средней прочности

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 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 бетона в партии.

 Фактическая прочность  бетона в партии определяется  как среднее значение прочности, определенное по результатам  испытаний контрольных образцов  или неразрушающими методами  непосредственно в конструкции.

 Одновременно с требуемой  прочностью определяют средний  уровень прочности Ry (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 характеристики однородности бетона используют средний коэффициент вариации прочности vn по всем партиям за анализируемый период.