Основные прочностные характеристики бетона

Обновлено: 18.05.2024

Характеристики бетона: механические и прочностные свойства

Бетон – самый популярный и распространенный строительный материал в мире. Ни одно строительство – будь то заливка фундамента для частного дома или возведение монолитных железобетонных конструкций – не обходится без бетона. Не говоря уже о производственном секторе (тротуарная плитка, бордюрный камень, столбы, сваи, плиты перекрытия и прочие бетонные изделия), где бетон играет основную роль.

Характеристики бетона позволяют использовать его в самых разных строительных сферах. По прочности он практически не уступает природному камню, а по некоторым характеристикам и вовсе превосходит его. Существует много разновидностей бетона, которые определяются маркой и классом. Но в рамках сегодняшней статьи эти показатели бетона рассматривать не будем, а всецело сосредоточимся на его основных и второстепенных характеристиках. Также затронем тему возможного повышения характеристик с помощью современных добавок.

Коротко о составе, марке цемента и классе бетона

Набор «ингредиентов» бетона всегда одинаковый, разница лишь в пропорциях. Из чего состоит современная бетонная смесь:

щебень (гравийный, гранитный или известняковый);
цемент (обычно, это портландцемент марки от М100 до М500);
песок (речной или карьерный);
вода (желательно водопроводная);
различные добавки, повышающие физические и химические свойства бетона.

Что касается марки цемента и класса бетона, то это взаимозависимые понятия. Например, марка бетона М100 соответствует классу В7,5 (прочность – 98 кгс/м2), а привычный М400 по прочностным характеристикам отвечает классу В30 (прочность – 393 кгс/м2) и т.д. Тут главное запомнить: чем выше марка бетона, тем выше его класс и, соответственно, характеристики прочности.

Однако стоит также учитывать, что физические свойства бетона зависят не только от марки цемента, но и от других важных факторов, среди которых:

пропорций материалов в составе;
качества используемого щебня, песка, цемента и воды;
технологии приготовления бетона;
количества, качества и вида добавок, используемых для повышения основных характеристик.

Как уже упоминалось, если добавлять различные добавки в бетон, характеристики его будут выше, чем «чистой» бетонной смеси. О добавках расскажем ниже.

Основные и второстепенные характеристики бетона

Характеристики бетона условно делят на основные и второстепенные, но многие считают, что все показатели в равной степени важны и необходимы. Характеристики бетона:

Прочность (особенно на растяжение при изгибе).
Плотность.
Усадка.
Структура (пористость).
Вес.
Водостойкость.
Морозостойкость и другие характеристики (звукоизоляционные свойства, теплопроводимость, устойчивость к агрессивным веществам, пожароустойчивость и т.д.)

Рассмотрим каждую характеристику бетона отдельно.

Характеристики прочности

Прочность считается основной характеристикой бетона (измеряется в кгс/м2). И речь, прежде всего, о прочности на растяжение при изгибе. Прочность зависит от многих факторов, но значительную роль играет качество используемых материалов и пропорции. Рассчитывается прочность двумя методами:

Разрушающий метод контроля, когда берут высохший кубик бетона, ставят под пресс и сжимают до момента разрушения. Сила, потраченная на разрушение бетонного образца, и есть показатель прочности.
Неразрушающий метод. Используется постфактум, то есть при измерении прочностных характеристик уже готовой бетонной конструкции. Прочность измеряют либо молотком Физделя, либо молотком Кашкарова, либо пистолетом ЦНИИСК. Реже применяется методика скалывания ребра бетонной конструкции.

Если рассматривать бетон и его свойства, то первым делом обращают внимание именно на прочность, которая выражается в кгс/м2.

Плотность бетона

Плотность бетона – соотношение массы смеси («кг» или «т») к ее объему (м3). При маркировке характеристика плотности обозначается буквой «D» и указывается в кг/м3. Плотность зависит от:

заполнителя;
марки цемента;
пропорций;
размера песчинок и типа гравийного заполнителя;
количества и качества воды;
условий набора прочности (условия высыхания);
используемых добавок.

По этому параметру бетон делится на:

Особо легкий – меньше 500 кг/м3;
Легкий, когда показатель плотности варьируются от 500 до 2000 кг/м3;
Тяжелый бетон имеет плотность от 2000 до 2500 кг/м3;
Особо тяжелый – плотность от 2500 кг/м3 и выше.

К особо легким бетонам относят: вермикулитобетон, газобетон, газосиликат, пенобетон, пеносиликат, газозолобетон. К легким: аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, керамзитобетон и т.д. Тяжелый бетон – это всегда смесь на щебне или гравии, а особо тяжелый – железобетон, при создании которого используют армирующую сетку из арматуры различного диаметра.

Усадка бетона

Усадка бетона считается одним из важных параметров, поскольку от него зависит количество и глубина трещин, которые появятся в процессе высыхания конструкции (период высыхания – не менее 28 дней). Чем больше усадка бетона, тем выше вероятность образования трещин, что повлияет на срок эксплуатации готовой конструкции.

Этот параметр относится к группе «механические свойства бетона» и регулируется пропорциями, качеством используемых заполнителей и связующих и различными добавками.

Структура (пористость)

Пористость бетона наряду с прочностью считается одной из основных характеристик. С точки зрения структуры выделяют 4 типа бетона:

Слитный (плотный), когда все межзерновое пространство занято вяжущим материалом (цемент). Этот тип бетона отличается повышенной морозо- и водостойкостью.
Крупнопористый бетон, когда пустоты наполнены воздухом.
Поризованный бетон, когда пустоты в межзерновом пространстве заполнены легкими заполнителями (газом или пеной).
Ячеистый бетон, когда пустоты создаются намеренно с помощью специальных порообразующих добавок.

К параметру пористости в частном строительстве относятся негативно, считая, что излишнее количество пустот ослабляет будущую конструкцию. И это правда, однако пористость нельзя воспринимать негативно, поскольку этот параметр регулируется в зависимости от назначения и условий эксплуатации будущей постройки, конструкции или бетонного изделия.

Вес бетона

Вес бетонной смеси полностью зависит от наполнителя. Измеряется в соотношении массы смеси на 1 м3. По весу бетон делят на:

В свою очередь вес бетонной смеси зависит от таких параметров, как прочность и плотность. Также значение имеет вид крупного наполнителя (гравийный, известняковый или гранитный щебень). Это основные свойства бетона.

Водостойскость, морозостойкость и прочие характеристики бетона

Водостойкость или водонепроницаемость также считается одним из важных параметров, особенно при строительстве гидротехнических сооружений (бетонирование водных каналов, строительство плотин, пирсов, маяков, тоннелей и т.д.) Определяют уровень водостойкости с помощью теста, схожего с методом определения прочности. Вырезают два кубика бетона, один из них ставят под пресс, а второй помещают в воду, давая ему напитаться влагой, после чего тоже подвергают испытанию под прессом.

Морозостойкость – способность бетона длительное время выдерживать минусовые температуры или их перепады без деформирования и разрушения. На этот параметр частично влияет пористость. Есть и другие параметры, например:

теплопроводность – свойство передавать тепло;
звукоизоляционные свойства;
устойчивость к кислотам и щелочам;
пожароустойчивость и т.д.

Стоит ли использовать бетон, технические характеристики которого не отвечают значениям и стандартам, прописанным в проектной документации? Конечно же, нет, поэтому для усиления основных и второстепенных характеристик используют специальные добавки.

Добавки для бетонной смеси MicroArm, PoliArm и X-Mesh

Добавки бывают разными: от пластификаторов, повышающих пластичность, обтекаемость и скорость высыхания, до различных армирующих составов. Однако сегодня есть и универсальные добавки, которые одновременно повышают все характеристики бетона. Речь, конечно же, о фиброволокне или фибре.

Фибра также бывает разной (стальная, базальтовая, стекловолоконная), но наиболее распространенный, эффективный и дешевый вид фиброволокна – полипропиленовые микроволокна. Рассмотрим три варианта полипропиленовой фибры, которые чаще всего используются как в частном, так и в промышленном строительстве.

Фибра MicroArm – экструдированные микроволокна из первичного полипропилена длиной от 2 до 18 мм, которые создают целостную матричную сетку внутри бетонной смеси, значительно повышая основные и второстепенные характеристики бетона. Что дает MicroArm:

повышает прочностные свойства бетона на 27% (до 296,5 кгс/м2);
существенно снижает вероятность появления трещин при усадке (до 70%);
также повышается морозостойкость до 35 МПа;
на 35% повышается прочность на растяжение при изгибе (до 42,8 кгс/м2);
существенно повышается водонепроницаемость с 2 W до 6 W;
кроме того MicroArm предотвращает истираемость бетона и расслоение бетонной смеси.

Использовать полипропиленовое микроволокно MicroArm можно в любых строительных проектах: заливка полов (в том числе промышленных), производство бетонных изделий, строительство монолитных конструкций, внутренняя и внешняя отделка и т.д. Сфера использования не ограничена.

Фибра PoliArm – синтетическое структурное макроволокно длиной от 25 до 55 мм, которое используется преимущественно в крупном промышленном и гражданском строительстве (промышленные полы, аэродромные и дорожные покрытия, бетонные элементы жилых и промышленных зданий, туннели, дороги и прочие монолитные конструкции). Особенности:

повышение показателя прочности на растяжение при изгибе до 40 МПа;
снижение водопоглащения мелкозернистого бетона до 4% вместо 7%;
существенное повышение ударной прочности;
снижается водоотделение и истираемость (до 0,55 г/см2);
бетонная смесь меньше расслаивается и равномерно высыхает даже при несоблюдении технологии;
кроме прочего, снижается удельный вес бетонной конструкции, что особо актуально для монолитных межэтажных перекрытий.

Также стоит заметить, что PoliArm в равной степени повышает свойства бетона и железобетона, поскольку эта добавка может использоваться совместно с классическими армирующими материалами (арматурная сетка).

Фибра X-Mesh – скрученные синтетические высокопрочные макроволокна из сополимера полипропилена длиной от 23 до 54 мм. Этот вид фиброволокна обрабатывается специальными растворами, повышающими адгезию с бетонной смесью. Особенности:

снижается расслаивание, усадка и вероятность появления трещин;
увеличивается прочность на растяжении при изгибе, а также ударопрочность;
огнестойкость;
снижение веса бетонной конструкции;
устойчивость к перепадам температур и агрессивным веществам.

Фибра X-Mesh создает плотную матричную сетку внутри бетонной смеси, что делает конструкцию монолитной, а значит, более прочной. Может использоваться совместно с другими армирующими материалами.

Характеристик бетона нужно учитывать всегда, при любом виде строительства. И по возможности увеличивать их, добавляя в смесь фиброволокна согласно инструкции. Фибра улучшит основные и второстепенные характеристики бетона и повлияет на срок эксплуатации бетонной конструкции.

Основные марки бетона и их свойства!

Так много сейчас разновидностей строительных материалов. Даже бетон может быть разного качества и прочности. Характеристики бетона отражает его марка и класс. Сегодня я расскажу о самых популярных и востребованных марках бетона.

Марка бетона обозначается буквой "М" и цифрами от 50 до 1000. Цифры – это коэффициент прочности на сжатие. Чем больше коэффициент, тем выше прочность и тяжелее масса бетона.

Соотношение между марками и классами тяжелого бетона по прочности при коэффициенте 13,5% Соотношение между марками и классами тяжелого бетона по прочности при коэффициенте 13,5%

М50-М100 – эти марки бетона являются минимально надежными, не обладают слишком высокими прочностными характеристиками, имеют низкую доступную стоимость. Тем не менее, они тоже востребованы и нашли свою область применения. Данные марки используются в тех случаях, когда бетонный слой не подвергается нагрузкам, на подготовительных и черновых этапах закладки фундамента и для обустройства бетонных подушек.

М150 – данная марка отличается от предыдущих большей плотностью. Прочность марки М150 несколько выше, чем М50-М100, но не на много. Этот вид бетона востребован, но в строительстве практически не используется. Из него иногда могут выложить фундамент для небольших одноэтажных хозяйственных построек. Но основная область применения бетона М 150 – это создание стяжки, садовых и тротуарных дорожек.

Как узнать прочность бетона? Как узнать прочность бетона?

М200-М250 . Данные марки бетона пользуются популярностью, особенно в частном строительстве. Прочностные характеристики позволяют применять бетон М200-250 для создания бордюров, дорожек и тротуаров, стяжки пола, даже для закладки фундаментов небольших зданий, где нагрузка на поверхность из этого бетона будет не слишком большой.

М300 . Такая марка бетона считается оптимальной по прочности. Цена соответствует качеству. Она доступна, но не завышена. Такой вид бетона активно применяется при возведении малых построек, закладки лестниц, площадок, дорожных плит и в железобетонных конструкциях. Бетон М300 обладает устойчивостью к влаге и перепадам температур, что позволяет использовать его на улице и во влажной климатической зоне.

М350 . Это один из универсальных видов бетона. Он востребован наравне с маркой М300. Но все же для марки М350 характерна повышенная прочность. Бетон проявил себя, как высококачественный подходящий материал для закладки фундамента высотных зданий и монолитных конструкций. Марка М350 отличается повышенными характеристиками прочности, плотности и устойчивости к нагрузкам, влаги, перепадам температур.

Пропорции из цемента марки М400 + песок + щебень, и пропорции из цемента марки М500 + песок + щебень Пропорции из цемента марки М400 + песок + щебень, и пропорции из цемента марки М500 + песок + щебень

Марки бетона М400, М500 относят к тяжелым формам бетона. Их не применяют в строительстве жилых домов, бытовом использовании. В основном они служат для постройки каких-либо промышленных объектов с большим уровнем нагрузок и механических воздействий.

Прочностные свойства бетона.

Под прочностью бетона понимают его способность сопротивляться воздействию внешних сил, не разрушаясь.

Прочность бетона зависит от многочисленных факторов: структуры, марки и вида цемента, водоцементного отношения, вида и прочности крупных и мелких заполнителей, вида напряженного состояния, формы и размеров образца, длительности загружения.

На прочность бетона большое влияние оказывает скорость загружения образцов. При замедленном их нагружении, прочность бетона оказывается на 10…15% меньше, чем при кратковременном статическом. При быстром загружении прочность бетона возрастает до 20 %.

Бетон имеет различную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. В связи с этим различают несколько характеристик прочности бетона: кубиковую и призменную прочность, прочность при растяжении, срезе и скалывании; прочность при многократных повторных нагрузках, прочность при кратковременном, длительном и динамическом действии нагрузок.

В железобетонных конструкциях бетон преимущественно используется для восприятия сжимающих напряжений. Поэтому за основную характеристику прочностных свойств бетона принята его прочность на осевое сжатие, устанавливаемая, как правило, путем испытания стандартных кубов размером 150×150×150 мм, испытанных при температуре (20 ± 2) °С через 28 дней твердения в нормальных условиях (температуре воздуха 15. 20 °С и относительной влажности 90. 100%). Реже испытания проводят па цилиндрах диаметром (d) 100, 150, 200 и 300 мм с высотой h = 2d.

За кубиковую прочность бетона принимают временное сопротивление R эталонных кубов, определяемое по выражению:

где F – разрушающая нагрузка, Н;

А – средняя рабочая площадь образца, мм2;

α – переводный коэффициент, зависящий от размеров образца. С уменьшением размеров поперечного сечения коэффициент а уменьшается. Это объясняется изменением эффекта обоймы с изменением размеров образца и расстояния между его торцами.

Различное сопротивление сжатию образцов разной величины (и формы) объясняется влиянием сил трения, возникающих между гранями образца и опорными плитами пресса.

Вблизи опорных плит пресса силы трения, направленные внутрь, создают как бы обойму и тем самым увеличивают прочность образцов при сжатии. По мере удаления от торцов влияние сил трения уменьшается. Поэтому бетонный куб получает форму двух усеченных пирамид (рис.2, а). При отсутствии (или существенном уменьшении) сил трения характер разрушения меняется, происходит раскалывание куба по плоскостям, параллельным направлению действующей внешней нагрузки (рис.2, б).

Рис. 2. Характер разрушения бетонных кубов; а - при наличии трения по опорным плоскостям; б - при отсутствии трения по опорным плоскостям

Реальные железобетонные конструкции по своей форме значительно отличаются от кубов. Поэтому кубиковая прочность не может непосредственно характеризовать прочность сжатых участков железобетонных конструкций. Для этой цели используют другую характеристику - призменную прочность бетона.

Железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, поэтому кубиковая прочность бетона не может быть непосредственно использована в расчетах прочности элементов конструкции. Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность. Под призменной прочностью σbu понимают временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением высоты призмы h к размеру а квадратного основания, равным 4.

В реальных конструкциях напряженное состояние бетона сжатой зоны приближается к напряженному состоянию призм. Образцы призматической формы, для которых влияние сил трения меньше, чем для кубов, при одинаковом поперечном сечении показывают меньшую прочность на сжатие. При отношении высоты призмы к стороне основания h /a > 4 влияние сил трения практически исчезает, и прочность становится постоянной и равной ≈ 0,75 R.

Прочность на осевое растяжение

Прочность бетона на осевое растяжение зависит от прочности при растяжении цементного камня и его сцепления с зернами крупного заполнителя.

Рис.3. Схемы испытаний образцов для определения прочности бетона на растяжение

Опытным путем она определяется испытаниями на разрыв образцов в виде восьмерок, на раскалывание образцов в виде цилиндров, кубов или на изгиб бетонных балочек.

Прочность бетона на осевое растяжение имеет сравнительно небольшое значение.

σbtu =0,1σbu . 0,05 σbu

Ориентировочное значение σbt можно определить по эмпирической формуле Фере: Ориентировочное значение σbt можно определить по эмпирической формуле Фере:

где γ = 0,8 – коэффициент для бетонов класса В25 и ниже, γ = 0,7 – для бетонов класса В30 и ниже

Прочность бетона при срезе и скалывании

Под чистым срезом понимают разделение элемента на части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы.

Под чистым скалыванием понимают взаимное смещение (сдвиг) частей элемента между собой под действием скалывающих (сдвигающих) усилий.

Железобетонные конструкции редко работают на чистый срез и скалывание. Обычно срез сопровождается действием продольных сил, а скалывание - действием поперечных сил.

Сопротивление срезу может возникать в шпоночных соединениях и у опор балок, а сопротивление скалыванию – при изгибе преднапряженных балок до появления в них наклонных трещин, если не обеспечена надежная связь между верхней и нижней частями бетона на опорах.

В нормах временное сопротивление срезу и скалыванию не приводится, и его принимают приблизительно равным 2 σbtu

Прочность бетона при длительном действии нагрузки

Пределом длительного сопротивления бетона называют наибольшие статические неизменные во времени напряжения, которые он может выдерживать неограниченно долгое время без разрушения.

При длительном действии нагрузки бетонный образец разрушается при напряжениях, меньших, чем при кратковременной нагрузке. Это обусловлено влиянием развивающихся неупругих деформаций изменением структуры бетона.

При расчете прочности элементов в расчетное сопротивление бетона сжатию Rb и растяжению Rbt вводят коэффициент условия работы γb2 , учитывающий влияние на прочность бетона вероятной длительности действии я расчетных усилий и условий возрастания прочности бетона во времени.

Прочность бетона при многократном действии нагрузки

Под прочностью бетона при многократно повторных (подвижных или пульсирующих) нагрузках σf (предел выносливости бетона) понимают напряжение, при котором количество циклов нагрузки и разгрузки, необходимых для разрушения образца, составляет не менее 1 000 000.

Предел выносливости бетона связан с нижней границей образования микротрещин. Если многократно повторная нагрузка вызывает в бетоне напряжения, превышающие границы трещинообразования, то при большом количестве циклов наступает его разрушение.

Предел выносливости бетона σf определяют посредством умножения временных сопротивлений σbu и σbtu бетона на коэффициент условий работы бетона γb1 .

Удаление и снос бетона

- Как удалить старый бетон

Следующее предназначено только для общего информационного использования. Это очень общий обзор процесса выдачи разрешений для проектов по сносу. Фактический процесс может широко варьироваться между регионами страны, округами и муниципалитетами.

Вы также найдете обзор распространенных методов и инструментов сноса. Сравните ваши варианты того, как снести существующий бетон, а также какое оборудование использовать. Кроме того, вы сможете найти информацию о безопасности и предупреждения о возможных опасностях во время сноса.

Бетон Информация о сносе

УСЛОВИЯ ВЫЗОВА БЕТОНА ДЛЯ СНЯТИЯ И ЗАМЕНЫ

Существуют определенные условия, при которых использование исправляющего состава и продукта для шлифовки приведет к кратковременному исправлению. В этих условиях исправление бетона перед повторной шлифовкой или нанесение декоративного покрытия будет пустой тратой времени и денег, поскольку поверхность или покрытие вскоре будут иметь те же характеристики, что и бетон, который вы пытались починить.

Эти условия включают в себя:

Глубокие, широко распространенные трещины , где произошло заселение. Это может быть связано с весом больших грузовиков, неправильной подготовкой подкласса, эрозией подкласса или по другим причинам.
Бетонные плиты, которые утонули , что может произойти, если подкласс не был подготовлен должным образом. Свободная грязь, возможно, использовалась для подкласса. Когда эта грязь оседает - иногда из-за разбрызгивателя или дождевой воды, идущей под бетоном - бетон не поддерживается и будет более подвержен погружению.Также возможно, что подкласс был уплотнен, а бетон подвергся чрезмерному весу, что привело к падению бетона.
Бетонные плиты с явными признаками морозного пучения . Морозные пучки очень распространены в холодном климате. Влага в земле замерзает и бетон поднимается вверх.
Бетонные плиты, которые имеют так много отколов или точечной коррозии на поверхности, что выгоднее заменить бетон, чем подготовить всю поверхность к повторной шлифовке и шлифовке бетона.

При любом из вышеперечисленных условий лучше снять и заменить бетон.

Найдите местных подрядчиков по бетону, которые могут вырвать ваш старый бетон и заменить его новым красивым декоративным бетоном.

Существует множество других причин, по которым необходимо удалять бетон в проекте:

Пристройка к коммерческому или жилому зданию требует удаления бетона, который мешает пристройке.
Удаляется вся конструкция, из которой бетон является частью конструкции.
Существует неисправная бетонная конструкция, которую владелец хочет вырвать и заменить.
Старый бордюр должен быть удален для улучшения улиц, расширения дорог и т. Д.

БЕТОННЫЕ МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ

Разрывное давление

Разрыв под давлением может использоваться в тех случаях, когда предпочтительным является относительно тихий, беспыльный контролируемый снос.

Как механическое, так и химическое разрушение под давлением расщепляют бетон либо с помощью расщепляющей машины, работающей на гидравлическом давлении, обеспечиваемом двигателем в случае механического разрушения, либо путем введения расширяющейся суспензии в заранее определенный рисунок скважин в случае химического взрыва.

Затем расщепленный бетон легко удаляется вручную или краном.

Гидравлическое и химическое разрывное давление разрушает бетонные конструкции с минимальным уровнем шума и летящих обломков. Оба метода работают путем приложения боковых сил к внутренним отверстиям, просверленным в бетоне, и могут выполнять практически любую работу, на которую способны другие методы разрушения. Однако, вместо того, чтобы разрушить мошенник

Прочностные характеристики бетона

Бетон – это искусственный строительный материал, получаемый в результате смешивания и затвердевания специально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, заполнителей различного размера и воды. Зачастую может содержать в своём составе специальные добавки.

Вяжущим элементом могут выступать:

цемент;
полимерцемент;
жидкое стекло.

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.

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

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.

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.

Основные физические свойства бетона

Водонепроницаемость материала характеризует возможности по защите от проникновения воды. Вода фильтруется в тяжелом бетоне и бетоне с пористыми заполнителями, поскольку у них соотношение вода/цемент > 0.2, и вся свободная вода при испарении создает поры в материале. Коэффициент фильтрации повышается при увеличении градиента напора. По этой причине при возведении напорных сооружений используют плотный бетон, в которых небольшой коэффициент фильтрации. Повысить плотность можно за счет использования специальных добавок. В ЖБК из-за дефектов структуры водонепроницаемость может значительно увеличиться.

Устойчивость к воздействию холодных температур (морозостойкость) заключается в возможности бетона в увлажненном состоянии не подвергаться разрушительному воздействию при его поочередном замораживании и оттаивании. Морозостойкий бетон способен выдержать от 50 таких меняющихся циклов. Основными факторами, оказывающими влияние на показатель морозостойкости, являются:

соотношение вода/цемент;
структура.

Устойчивость к воздействию высоких температур более 200°С (жаростойкость) заключается в способности бетона сохранять свою прочность в таких условиях. Под воздействием высоких температур происходит:

обезвоживание цементного камня;
деформация цементного камня;
деформация заполнителей.

Таким способом термическое воздействие приведет к разрушению тяжелого бетона и использующего пористые заполнители. Именно по этой причине обычный бетон запрещается использовать в южных регионах с температурой более 50°С.

Повысить жаростойкость материала позволяет использование специальных заполнителей:

базальт;
хромит;
шамот;
доменные шлаки.

Использование в качестве вяжущего элемента следующих веществ может также повысить жаростойкость:

глиноземистый цемент;
портландцемент с добавками;
жидкое стекло.

При охлаждении бетона его сцепление с металлическими элементами сохраняется, обеспечивая жаропрочность ЖБК.

На объектах, где планируется установка печей или тепловых агрегатов, рекомендуют использовать жаростойкий бетон.

Устойчивость к воздействию коррозии подразумевает способность бетона в процессе соприкосновения с внешней средой не вступать в химические реакции. Обычно для большинства бетонных конструкций не присущи экстремальные условия эксплуатации, поэтому коррозионные процессы не происходят. Появление жидкой или газообразной агрессивной среды может существенно снизить коррозионную стойкость материала.

Устойчивость к воздействию сверхвысоких температур более 1000°С (огнестойкость) означает способность бетона сохранять свои свойства в таких условиях. В ЖБК наиболее уязвимыми для пожара являются именно стальные элементы, поэтому для повышения их огнестойкости увеличивают на 3-4 см защитный слой бетона.

Прочность бетона

Основная классификация бетона базируется именно на этой характеристике. Марка М15 отличается самой низкой прочностью, М800 наоборот самой высокой. Такая система дает возможность заранее спрогнозировать поведение той или иной марки, и выбрать материал, который будет полностью соответствовать расчетным нагрузкам.

Например, легкие ограждения и теплоизоляционные перегородки могут выполняться из марок М15-М50, М100-150 оптимальны для укладки монолитных оснований, а для ответственных ЖБ сооружений используют бетон не ниже М300.

Сегодня широко применяется также классификация бетона по прочности на сжатие В1 – В22. Различаются эти системы тем, что марки бетона рассчитываются по среднему, а классы по гарантированному фактическому значению прочности. Разрабатывая инженерно-проектную документацию, специалисты, как правило, оперируют понятием классов В. Среди строителей и в быту более понятной и привычной считается система марок.

Легко разобраться в соотношениях марок и классов можно, воспользовавшись следующей таблицой "Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов по прочности на сжатие":

Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов бетона по прочности на сжатие

Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие	Условия марка бетона*, соответствующая классу бетона по прочности на сжатие
Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие	Бетон всех видов, кроме ячеистого	Отличия от марки бетона (в %)	Ячеситый бетон	Отличие от марки бетона (в %)
М 15	В 1	-	-	14,47	-3,5
М 25	В 1,5	-	-	21,7	-13,2
М 25	В 2	-	-	28,94	15,7
М 35	В 2,5	32,74	-6,5	36,17	3,3
М 50	В 3,5	45,84	-8,1	50,64	1,3
М 75	В 5	65,48	-12,7	72,34	-3,5
М 100	В 7,5	98,23	-1,8	108,51	8,5
М 150	В 10	130,97	-12,7	72,34	-3,55
М 150	В 12,5	163,71	9,1	180,85	-
М 200	В 15	196,45	-1,8	217,02	-
М 250	В 20	261,93	4,8	-	-
М 300	В 22,5	294,68	-1,8	-	-
М 300	В 25	327,42	9,1	-	-
М 350	В 25	327,42	-6,45	-	-
М 350	В 27,5	360,18	2,9	-	-
М 400	В 30	392,9	-1,8	-	-
М 450	В 35	459,39	1,9	-	-
М 500	В 40	523,87	4,8	-	-
М 600	В 45	589,35	1,8	-	-
М 700	В 50	654,84	-6,45	-	-
М 700	В 55	720,32	2,9	-	-
М 800	В 60	785,81	-1,8	-	-
*Условная марка бетона - среднее значение прочности бетона серии образцов (кгс/см 2 ), приведенной к прочности образца базового размера куба с ребром 15 см, при номинальном значении коэффицента вариации прочности бетона.

От чего зависит прочность бетона

При выполнении любых строительно-монтажных работ очень важно соблюдать все условия, влияющие на прочность бетона в будущем сооружении. Основные факторы, задающие прочностные характеристики бетону:

Качество цемента. Из более прочного, быстро твердеющего и качественного цемента получается бетон с аналогичными показателями;
Объем цемента. Его количество на один кубометр должно быть таким, чтобы не оставалось пустот в песке, щебне или другом заполнителе. Образованию пустот способствует также и избыточное количество жидкости, которая при засыхании испаряется и понижает прочность бетона;
Заполнитель. От того, насколько качественный наполнитель напрямую зависит прочность готового материала. Однородность, чистота и правильная геометрическая форма гранул значительно упрочняют бетон;
Замешивание. Чем дольше и интенсивней замешивание, тем прочнее будет конечный результат;
Соблюдение правил и норм укладки смеси. Работая с цементным раствором, важно четко придерживаться технологии его нанесения. Использование специальных профессиональных вибраторов способно на 20-30% увеличить прочность бетона.

Методика определения прочности бетона

При промышленном производстве бетона или ЖБИ проводятся лабораторные исследования, выясняющие точную прочность бетона. Методы определения прочности регламентируются ГОСТами и СНиПами. Различают методы разрушающего и неразрушающего контроля. Первые считаются более точными, но их далеко не всегда можно применить на практике.

Связано это с тем, что разрушающие испытания требуют наличия анализируемого образца, извлечь который без нарушения целостности конструкции не представляется возможным. Поэтому чаще используют неразрушающие способы, основывающиеся на анализе показаний измерительных приборов.

Основные методы неразрушающего контроля

Анализ пластической деформации. Стальной шарик ударяется с поверхностью, оставляя на ней отпечаток. На измерении его размеров основывается вычисление прочности. Способ считается самым старым, дешевым и одновременно популярным. Зачастую испытания ведутся с помощью специального инструмента – молотка Кашкарова;
Определение упругого отскока. Определяется при помощи склерометра. При ударе рабочего тела по поверхности измеряется величина возвратного отскока;
Энергия удара. Это самый распространенный импульсный метод, использующийся в приборах, выпускаемых отечественными производителями;
Отрыв со сколом. Определяется уровень усилия, которое нужно приложить для отрыва анкера из куска бетона. Полученные показатели вписываются в паспорт на бетон.

Для готовых конструкций, которые эксплуатировались в определенный промежуток времени, используют ультразвуковой контроль прочности. Принцип измерения основан на определении скорости распространения ультразвуковой волны сквозь материал. Для этого с двух противоположных сторон устанавливают специальные преобразователи, передающие акустический контакт.

По существующим отечественным нормативам организации, изготавливающие бетон, должны использовать разрушающий контроль для проверки каждой партии на прочность. Застывший образец устанавливается под пресс и постепенно разрушается. Полученный показатель измеряется в кгс/см 2 и определяет основную марку материала.

Пластичность бетонной смеси

Для определения параметра используется форма в виде усеченного конуса с боковыми ручками, высотой в 30 см и двумя диаметрами в 0,1 и 0,3 метра. В форму плотно набивают бетонный раствор, протыкая шпателем во избежание возникновения полостей. После снятия конуса наблюдают за смесью. Если форма почти не изменилась, то материал считается сверхжестким. Его тяжело распределить вручную, поэтому он укладывается вибрационным способом. Осевший конус относится к пластичным растворам, которые имеют особую популярность на практике. Из них выделяют подвижные классы с П1 до П5.

Корректировать пластичность можно при помощи:

Изменения марки цемента;
Внесения пластификаторов;
Изменения процентного содержания компонентов.

Добавление наполнителей с различными свойствами может изменить подвижность тощего бетона, улучшив его прочностные характеристики.

Читайте также: