От чего зависит прочность бетона

Обновлено: 20.05.2024

От чего зависит прочность бетона

Ни одна стройка не обходится без использования бетона. Это самый востребованный строительный материал на любом этапе возведения здания. Материал классифицируется, и основной характеристикой его качества является марка. Обозначается буквой М с количественным показателем от 50 до 1000 (чем он меньше, тем меньшие требования предъявляются к материалу).

Прочность бетона, от чего она зависит

Самой главной характеристикой бетона является прочность. На нее оказывают влияние множество факторов:

количество связующего в смеси;
качество и активность цемента;
количество воды относительно связующего вещества;
вид заполнителя, его свойства;
погодные условия, время года.

Каждый из них играет немаловажную роль в том, насколько долговечным будет бетонный камень после застывания.

Количество цемента

Количественное содержание цемента является определяющей для показателя. Чем больше процент цемента, тем большей прочностью будет обладать монолит. Но стоит помнить о том, что повышается она до определенного момента. Затем начинают увеличиваться негативные свойства: ползучесть и степень усадки. Потому рекомендуется приобретать бетон у профессионалов, знакомых с такими особенностями производства материала.

Заказать бетон в (город) по доступной цене можно в компании ООО Велес.

Качество и степень активности цемента

Не менее важным фактором является активность связующего вещества. Прочность напрямую зависит от этого свойства цемента. Использование более активного материала влечет за собой повышение прочности и наоборот.

Соотношение воды и цемента

Количество воды относительно связующего вещества в растворе влияет на показатель следующим образом: чем больше воды, тем прочность материала меньше. Это обусловлено физическими особенностями застывающего бетона, который способен связать до 25% содержащейся в нем воды. Излишек жидкости влечет образование пор, существенно снижающих эксплуатационные свойства и срок службы конструкции.

Вид заполнителя, его свойства

В качестве наполнителя используют различные материалы. Существует такая зависимость: использование заполнителя мелкой фракции снижает прочностные характеристики, применение крупнофракционных – повышает. Это обусловлено лучшим сцеплением с цементом крупных элементов.

Внешние условия

Температура окружающей среды – один из главных природных факторов, существенно влияющих на долговечность монолита. Лучшей температурой для использования материала является + 15 +20 С при относительной влажности 90 – 100%. В таких условиях прочностные характеристики увеличиваются вместе со временем отвердевания. Самой высокой степени показатель достигает на 28 день после закладки.

Качество смешивания ингредиентов и степень уплотнения также оказывают влияние на прочность монолита. Чем плотнее связаны между собой частицы раствора, тем более долговечным будет сооружение. Для этого используют специальные машины – глубинные вибраторы.

Купить бетон любой марки в Москве можно в компании ООО Велес. Собственное производство позволяет компании устанавливать привлекательные цены для заказчика. Есть услуга доставки на строительную площадку.

Прочность бетона: от чего она зависит

Более 6000 лет бетон используется человеком для возведения монолитных конструкций и строительства дорог.

Основное качество бетона, которое широко используется в строительстве — его прочность. Бетон по прочности сравним с камнем, но он значительно удобнее в работе: ему можно придать любую форму. Именно сочетание прочности и удобства обработки сделало его настолько популярным.

Но, если прочность камня очевидна изначально, прочность бетона зависит от многих факторов.

Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

Бетон начинается с цемента — порошкового вещества водного твердения, которое смешивают с водой и заполнителями. Затем полученную смесь укладывают в опалубку, после чего начинается длительный процесс отвердевания. Каждый из этих этапов влияет на прочность материала.

Активность цемента

От активности цемента зависит, насколько прочным получится бетон.

Справка

Активностью цемента называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. Этот параметр лежит в основе классификации цементов на марки.

Активность цемента связана со следующими факторами:

Таким образом, основа прочного бетона — свежий качественный, правильно смолотый цемент.

Водоцементное соотношение

Одним из важнейших параметров бетонной смеси является соотношение в ней воды и цемента.

В зависимости от количества воды и полученной консистенции, смеси подразделяются на жесткие и подвижные. Подвижные смеси делятся на 5 типов:

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

Подвижность смеси измеряется конусом Абрамса; в зависимости от осадки бетонного конуса по сравнению с первоначальным размером назначается класс по подвижности.

Чем меньше в смеси воды, тем, теоретически, более высокую прочность можно ожидать от бетона.

Реакции гидратации полностью обеспечиваются при в/ц = 0,3. Но при таком количестве воды получается очень жесткая смесь, которая требует серьезной обработки. В противном случае она не уплотнится, в бетоне останутся полости и крупные поры, которые снизят его прочность.

Добавление воды в бетонную смесь увеличивает ее подвижность; бетонная смесь становится более пластичной, самоуплотняющейся и укладывается без пустот, но излишняя вода отрицательно влияет на прочность, что можно видеть в таблице.

Оптимальное решение этого противоречия — добавление пластификатора в бетонную смесь:

Пластификатор увеличивает подвижность смеси на 1—2 пункта без добавления лишней воды и, соответственно, без снижения прочности.
Добавление пластификатора повышает прочность бетона, поэтому, используя заданную марку цемента, для получения бетона расчетной прочности можно снизить количество цемента, как минимум, на 10% (до 20%), что, учитывая цены на цемент, обеспечит существенную экономию.
Смеси с добавлением пластификаторов, благодаря своей подвижности, легко укладываются и уплотняются, в некоторых случаях не требуя обработки вибрацией (литые смеси).
Пластификатор препятствует расслаиванию и увеличивает срок жизни бетонной смеси, что важно в том случае, если ее необходимо транспортировать к месту строительства.
Если в конструкции используется арматура, добавление пластификатора улучшает адгезию бетона к арматуре.

Суперпластификаторы сочетают пластифицирующее воздействие с другими свойствами: водоредуцирующим, противоморозным и другими.

Заполнители

В состав бетонной смеси, помимо цемента и воды, входят заполнители:

крупные (щебень, гравий);
мелкие (песок).

Зерно крупного заполнителя может иметь различные размеры (от 20 мм и менее - до 100 мм). В зависимости от используемого заполнителя бетоны делятся на:

тяжелые (на плотном крупном и мелком заполнителе);
мелкозернистые (на плотном мелком заполнителе).

Их состав регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Методы замеса

Повышение прочности обеспечивают такие методы обработки цемента, как:

мокрая активация цемента;
виброактивация цемента.

Суть мокрой активации цемента в том, что в бетономешалку загружают все компоненты смеси, кроме песка, а воду заливают частично. Во время работы бетономешалки частицы крупного заполнителя растирают цемент в течение 5 минут, затем загружаются остальные компоненты. В результате этой процедуры цемент, особенно лежалый, активируется.

Виброактивация заключается в перемешивании и одновременной вибрации цемента с песком, в результате чего степень гидратации цемента повышается, а его активность увеличивается на 30–40%.

Важно!

Добавление в бетонную смесь пластификатора позволяет повысить активность даже лежалого цемента.

Армирование

Бетонные сооружения, укрепленные арматурой, показывают более высокую прочность, чем не армированные изделия. Заменой или дополнением к арматуре выступает объемное армирование с помощью различных видов фибры. Бетон с добавлением фибры более прочный и устойчивый к образованию трещин, также он дает меньше усадки.

Обработка при укладке

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, то есть, отсутствия полостей и крупных пор.

Чтобы обеспечить высокую плотность, используется обработка свежеуложенного бетона вибрацией. Это дорогостоящее мероприятие, которое требует больших затрат труда и электроэнергии. Смеси, содержащие пластификатор, отличаются удобоукладываемостью и могут обойтись без обработки, что сэкономит немало средств и времени.

Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

Как уже упоминалось, цемент — это вяжущее водного твердения, а это значит, что для образования кристаллической структуры плотного бетонного камня необходимо, чтобы высокая влажность поддерживалась, как минимум, до достижения критической прочности бетона.

Справка!

Критической называют прочность бетона, по достижении которой неблагоприятные условия окружающей среды уже не оказывают на него существенного отрицательного влияния. Она указывается в проектной документации, обычно это 30–50%, иногда до 70% от расчетной прочности бетона. Как правило, критическая прочность бетона достигается на 7-е сутки.

Пока бетонная смесь сохраняет влажность, реакции гидратации продолжаются с образованием прочного материала.

Прочность бетона нарастает неравномерно: в первые сутки процессы идут наиболее быстро, затем их скорость постепенно снижается, что можно видеть на графике.

Расчетной прочности бетон достигает по истечении 28 суток. Медленный набор прочности продолжается многие месяцы после этого.

Чтобы бетон набрал расчетную прочность, необходимо обеспечить оптимальные условия твердения:

влажность воздуха, близкая к 100%;
температура воздуха 18–20 °С.

Важно!

При влажности воздуха 40% твердение бетона практически прекращается.

Если окружающий воздух слишком сухой, применяется уход за бетоном: его поливают водой и укрывают пленкой для сохранения влажности.

Температура также является важным фактором, который влияет на прочность.

При снижении температуры окружающего воздуха процессы твердения бетона замедляются, а при температуре ниже 0°С — практически прекращаются, что видно из таблицы.

Поэтому основным мероприятием ухода за бетоном при зимнем бетонировании является сохранение тепла и обогрев уложенного бетона.

Для достаточно массивных, толстостенных конструкций бывает достаточно «метода термоса»: смесь замешивают из подогретых материалов (кроме цемента; его греть нельзя), прогревают теплым воздухом опалубку, а свежеуложенный бетон укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзогенными, то есть протекают с выделением тепла, этого может быть достаточно, чтобы бетон успешно набрал критическую прочность. Технологи следят за температурным градиентом, не допуская слишком большой разницы температур у поверхности бетона и на глубине.

Если конструкция недостаточно габаритная или имеет тонкие стенки, такой метод не подходит; в этом случае применяют обогревающие мероприятия: устройство тепловых шатров, прогревание электродами, тепловыми матами и другие.

Как влияет замораживание на набор прочности бетона?

Если конструкция была залита и замерзла, не набрав критической прочности, а весной оттаяла, набор прочности продолжится, но в итоге прочность бетона будет ниже.

Важно!

Независимо от применения сохраняющих тепло или прогревающих мероприятий при бетонировании в зимнее время целесообразно использовать противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в смеси и ускоряют процессы гидратации цемента, позволяя бетону набирать прочность даже в условиях очень низких температур.

Обратная ситуация складывается при высоких температурах. В этом случае бетон схватывается слишком быстро, но может пересыхать, а это негативно влияет на прочность готового изделия. Поэтому в жару бетон поливают водой и укрывают.

Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

Классификация бетонов по прочности

Классы присваиваются бетонам по результатам испытаний, в ходе которых отливку в форме куба подвергают сжатию до разрушения.

Справка

В СССР бетоны классифицировались на марки, сейчас они подразделяются на классы.

Марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым обозначением, которое соответствовало среднему выдерживаемому давлению, измеряемому в кг/см2.

Класс бетона обозначается литерой «В» и числовым обозначением, которое показывает предельную прочность бетона на сжатие в МПа (то есть, максимальное сжатие, которое образец выдерживает без разрушения).

Поэтому класс бетона точнее показывает его прочность, чем марка. Определить соответствие марки бетона классу можно по специальной таблице, но необходимо учитывать, что это соответствие не полное.

Для чего нужно знать прочность бетона

Планируя строительство, необходимо правильно выбрать бетон нужного класса прочности.

Разные конструкции предъявляют различные требования.

Например, деревянный дом не дает такую большую нагрузку на фундамент, как кирпичный, тем более, многоэтажный дом. Баня или гараж — менее ответственные постройки, чем жилой дом.

В то же время, избыточная прочность бетона тоже нежелательна, поскольку бетон высокого класса дороже.

Поэтому для каждого типа конструкций выбирается бетон подходящего класса:

легкие бетоны класса В7,5 применяются для подготовительных работ;
бетоны класса В12,5 — для бетонирования дорожек, стяжек, заливки фундаментов нетяжелых сооружений;
В15 — при строительстве зданий до двух этажей;
В20 — для ленточных фундаментов, лестниц и ненагруженных перекрытий;
В22,5 — для фундаментов, дорожек, площадок, монолитных стен;
В25 — для монолитных стен, бассейнов, фундаментов;
В30 — для гидротехнических конструкций и мостов;
В35 — для дамб, гидротехнических сооружений;
В40 — для мостов, метро, плотин и других видов конструкций со специальными требованиями.

Методы определения прочности бетона

Для присвоения бетону класса прочности испытывают кубические образцы с размером ребра 150 мм. В ходе испытания образцы разрушаются.

Существуют и другие методы определения прочности бетона путем механического воздействия:

Метод отрыва и скалывания. В ходе испытания из бетона выдергивается заранее заделанный стержень.
Метод вдавливания. Используется специальный штамп или шариковый молоток (например, молоток системы Физделя, молоток Кашкарова).
Метод упругого отскока.

Последний относится к неразрушающим методам, что очень удобно, если нужно узнать прочность готовой конструкции: метод простой, точный и оперативный в применении. Для его проведения используется молоток Шмидта (склерометр), который используется также для определения прочности других материалов (например, кирпича). Поэтому молотки выпускаются с разными вариантами энергии удара.

Для испытания необходим участок конструкции площадью не менее 100 см2. Небольшие изделия должны быть закреплены. Молоток устанавливается перпендикулярно к зоне измерения. Его удар не должен приходиться на арматуру или крупные раковины.

На каждом участке производят не менее 10 замеров.

При ударе молоток замеряет значение отскока; по окончании испытаний высчитывается средняя величина с поправкой на угол, под которым молоток соприкасался с поверхностью, после чего с помощью кривых перевода высчитывается прочность материала на сжатие.

Разновидности бетона

Помимо классификации по прочности, бетоны подразделяются на группы и по другим признакам:

по подвижности;
по морозостойкости;
по водостойкости;
по плотности (легкие, особо легкие, тяжелые, особо тяжелые);
по назначению;
по виду вяжущего (полимерцементные, гипсовые, шлакощелочные, силикатные, цементные, специальные).

Набор прочности бетона в зависимости от температуры и прочих факторов

Своим основным качеством — прочностью — бетон обязан реакциям гидратации, которые запускаются после того, как цемент смешивают с водой.

Из чего состоит бетон

Основным компонентом, который обеспечивает характеристики готового бетона, является цемент. Это вяжущее водного твердения, которое в присутствии воды образует прочную кристаллическую структуру, но на это требуется время.

Второй важный компонент бетонной смеси — вода, которая и запускает реакции гидратации. Постоянное присутствие воды — важный фактор, без которого набор прочности не будет происходить должным образом.

Также в состав бетонной смеси вводят крупные и мелкие заполнители ( гравий или щебень и песок соответственно).

Условия твердения бетона

Твердение бетона подчиняется определенным законам.

Можно выделить две стадии набора прочности бетона:

схватывание;
твердение.

Схватывание бетона

Это первая стадия набора прочности, которая происходит в течение первых суток после замеса.

Интересно!

Если бетонную смесь перемешивать, она не схватывается. Это свойство позволяет транспортировать бетон в течение довольно длительного времени. Также, в случае, если необходимо продлить срок «жизни» бетонной смеси, используются пластификаторы. Они позволяют повысить пластичность и подвижность смеси, предотвратить ее расслаивание, сделать ее податливой и удобной в работе. К тому же, пластификатор позволяет уложить бетонную смесь более плотно (иногда даже без применения специальной обработки), «выгоняет» из нее воздух, благодаря чему минимизируется как количество пор, так и их диаметр, и в итоге бетон получается более плотным и прочным. Повышаются также такие его характеристики, как водонепроницаемость и морозостойкость.

Скорость схватывания бетона зависит от температуры воздуха. Так, при температуре около 20°С схватывание начнется примерно через два часа после замеса, а процесс займет около часа. При температуре окружающего воздуха около 0°С схватывание начинается лишь через 6–10 часов после замеса и занимает порядка 15–20 часов. Напротив, при повышенной температуре схватывание происходит очень быстро.

Важно!

Иногда требуется, чтобы схватывание и твердение бетона происходили быстрее. Например, необходимость в этом может возникнуть, если бетонные работы проводятся зимой, при низких температурах (когда, напротив, эти процессы сильно затормаживаются). В этом случае помогают в строительных работах ускорители твердения бетона. Благодаря добавлению ускорителей твердения бетон быстро набирает критическую прочность, после чего ему уже не страшны низкие температуры.

Твердение бетона

После первой стадии — схватывания — наступает черед, собственно, твердения бетона или набора прочности.

В процессе твердения бетона различают два важных момента:

набор критической прочности;
набор распалубочной прочности.

Критическая прочность бетона: что это такое

Критическая прочность бетона особенно важна в зимнее время. После достижения критической прочности бетону уже не страшны морозы. Если бетон замерз до достижения критической прочности, то, хотя после оттаивания он продолжит твердение, в итоге получится менее прочный бетон, чем было запроектировано.

Какую прочность считать критической, определяет проектная документация. Обычно она составляет 30–50%, иногда 70% от расчетной.

Распалубочная прочность

Распалубочной прочностью называют такую прочность, при достижении которой можно снимать опалубку. Она бывает разной для разных типов конструкций и обычно составляет не менее 50%, но, в основном, 70–80% от расчетной прочности.

Скорость набора бетоном распалубочной прочности играет важную роль, поскольку быстрый набор распалубочной прочности ускоряет оборот оборудования и увеличивает темпы строительства.

От чего зависит набор прочности бетона

На твердение бетона оказывают влияние многие факторы.

Цемент

Состав, активность, свежесть цемента напрямую влияют на набор прочности:

Активность цемента. Активностью называется предел прочности цементных образцов на сжатие в возрасте 4 недель. Для набора прочности имеет значение тонкость помола и гранулометрия. Мелкие частицы быстрее смачиваются водой и способствуют быстрому твердению, а частицы средней фракции влияют на прочность, которая будет набрана к концу 4-й недели. Крупно смолотый цемент хуже вовлекается в реакции гидратации, и даже в готовом бетоне остаются непрореагировавшие с водой цементные зерна, что, конечно, плохо отражается на прочности готового бетонного камня.
Свежесть цемента. Цемент, каким бы качественным он ни был, при хранении очень быстро теряет свои характеристики, особенно, если материал хранился открытым при высокой влажности воздуха. В этом случае уже через 3 месяца прочность снижается для суточных образцов на 62%, а для образцов в возрасте 28 суток — на 23%. Интересно, что добавление пластификатора в таком случае позволяет получать качественный бетон даже из лежалого цемента.
Химический состав клинкера и примеси, которые могут увеличивать или уменьшать активность того или иного типа цемента.

Водоцементное соотношение

Цемент и вода в бетонной смеси находятся в определенном соотношении, и выдержать правильную пропорцию очень важно.

Для определенного количества цемента нужно определенное количество воды, а именно, отношение воды к цементу должно равняться 0,3. В этом случае воды достаточно, чтобы весь цемент вступил в реакцию, и не было излишков свободной воды. Однако в этом случае получается очень жесткая бетонная смесь, с которой практически невозможно работать. Поэтому обычно берут водоцементное соотношение 0,45–0,55. Но, если в стремлении сделать смесь более подвижной и удобоукладываемой, добавляют слишком много воды, она остается в непрореагировавшем состоянии, испаряется и оставляет в бетоне поры, которые в итоге негативно влияют на его прочность.

Вот почему для увеличения подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси используют специальные добавки — пластификаторы. Добавление пластификатора позволяет экономить цемент, воду и при этом получать качественный прочный бетон (при меньшем количестве цемента в смеси бетон с пластификатором сохраняет запроектированную прочность).

Говоря о подвижности смеси, нужно упомянуть и методы ее уплотнения, которые напрямую влияют на набор прочности. Если бетонная смесь не относится к «самоуплотняющимся», она требует уплотнения виброобработкой или другими методами. В противном случае в бетоне остаются полости и раковины, снижающие его прочность.

Зависимость набора прочности от температуры и влажности воздуха

Заметное влияние на набор прочности бетона оказывают температура и влажность окружающего воздуха.

Оптимальными являются следующие показатели:

температура воздуха 18–20°С;
влажность воздуха около 100%.

Как было рассмотрено выше, большое значение для процесса набора прочности имеет вода. Именно она обеспечивает реакции гидратации, приводящие к образованию прочной кристаллической структуры бетона. При слишком низкой температуре (ниже 0°С) вода, которая еще не успела прореагировать с цементом, замерзает. Реакции гидратации прекращаются, а замерзшая вода увеличивается в объеме, провоцируя появление микротрещин, снижающих прочность бетона. При слишком высокой температуре воздуха либо слишком низкой влажности воздуха бетонная смесь быстро и неравномерно пересыхает, что в итоге также приводит к замедлению или прекращению реакций гидратации.

Поэтому уход за бетоном после укладки, особенно, если условия далеки от оптимальных, необходим.

В случае слишком высокой температуры и низкой влажности воздуха бетон поливают водой и накрывают пленкой, чтобы удержать влагу.

При бетонировании в условиях низких температур используют целый спектр мероприятий (по отдельности или в комплексе), которые можно разделить на три основные группы:

Сохранение естественного тепла, которое выделяется во время реакций гидратации (эффективно для массивных конструкций с малой площадью охлаждения). При этом бетон замешивается на теплой воде и заполнителях и после укладки укрывается теплоизолирующими материалами.
Обогрев уложенного бетона при помощи электродов, инфракрасного излучения и других методов.
Применение противоморозных добавок.

Из всех этих методов наиболее передовым можно считать именно применение противоморозных добавок, которые можно комбинировать с методом термоса или прогревающими мероприятиями.

В отличие от обогревающих и прогревающих мероприятий, противоморозные добавки позволяют вести бетонные работы при очень низких (–20°С) температурах без ущерба для прочности готового изделия. Они часто сочетают свойства пластификатора и ускорителя твердения бетона, позволяя экономить цемент и получать удобную в работе бетонную смесь.

Набор прочности бетона зависит от состава бетонной смеси, пропорций, метода замеса и укладки, а также ухода за уложенным бетоном. Применение специальных добавок позволяет управлять этим процессом и получать предсказуемые результаты. Немаловажен тот факт, что экономическая выгода от применения добавок значительно превышает затраты на них. К примеру, экономия средств при масштабном строительстве благодаря применению пластификатора может оставлять сотни тысяч рублей. Учитывая, что применение добавок позволяет гарантированно получить нужный результат, нет никаких сомнений в целесообразности применения современных добавок.

Прочность бетона

Основное требование, предъявляемое к бетону, – получение им в определенный срок заданной по расчету прочности на сжатие. В зависимости от прочности на сжатие бетон разделяется на ряд марок. Марка бетона назначается в проекте сооружения. Например, указание на чертеже «марка бетона 200» означает, что прочность бетона при сжатии через 28 дней после затворения составляет 200 кгс/см².

Строительными нормами и правилами предусматриваются следующие марки бетонов: тяжелых – 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600; легких – 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350 и 400. Тяжелые бетоны марок 50 и 75 применяются только для неармированных конструкций. Конструкции с предварительно напрягаемой арматурой выполняются из тяжелого бетона марки не ниже 200 или легкого – не ниже 150.

Прочность (марка) бетона зависит прежде всего от качества составляющих материалов и состава бетона. Строительная лаборатория подбирает из предназначенных для бетона материалов такой состав, при котором прочность его была бы не ниже заданной марки. Правильность подбора состава бетона проверяется в лаборатории раздавливанием на специальных прессах стандартных образцов (кубиков), изготовленных из бетона принятого состава и выдержанных определенное время после затворения (например, 7 или 28 дней).

Прочность бетона зависит от условий перемешивания, транспортирования и укладки бетонной смеси и от условий твердения бетона. Тщательное соблюдение правил производства бетонных работ и высокая квалификация бетонщиков - непременные условия для получения высококачественного, прочного бетона.

Факторы, от которых зависит прочность бетона

1. Прежде всего прочность бетона зависит от качества цемента . Чем выше прочность (активность) цемента, тем выше будет и прочность бетона. Чем скорее твердеет цемент, тем быстрее будет нарастать прочность бетона.

2. Количество цемента , расходуемого на 1 м³ бетона. Наилучшие результаты по прочности даёт бетон с таким расходом цемента, при котором густое цементное тесто (смесь цемента с небольшим количеством воды) заполняет все пустоты в песке и обволакивает тонким слоем частицы песка, а цементно-песчаный раствор заполняет все пустоты в крупном заполнителе.

При одном и том же количестве цемента прочность бетона будет тем меньше, чем больше воды содержится в бетоне. Это объясняется следующим: для твердения бетона необходимо количество воды, равное примерно 20% веса цемента (например при расходе цемента 220 - 250 кг на 1 м³ бетона требуется 45 - 50 л воды); при таком количестве воды бетонная смесь получается слишком сухой, ее нельзя достаточно равномерно перемещать и плотно уложить, поэтому практически в бетонную смесь приходится добавлять в 3 - 4 раза больше воды (около 160 - 180 л на 1 м³).

Излишняя вода по мере твердения испаряется, оставляя поры (пустоты). Чем больше воды было добавлено в бетонную смесь при ее приготовлении, тем больше пор образуется в затвердевшем бетоне и тем меньше из-за этого будет его прочность.

3. Качество заполнителей – их чистота, форма и зерновой состав (количество зерен различной крупности и максимальная крупность зерен) – оказывает значительное влияние на прочность бетона. Неправильная форма и шероховатая поверхность зёрен заполнителей бетона обеспечивается лучшее сцепление цементного теста с заполнителями бетона и большая прочность; при округленной форме и сглаженной поверхности – меньшая прочность. Загрязненность заполнителей, ухудшающая сцепление их с цементным тестом, снижает прочность бетона.

4. Качество перемешивания , зависящее от способа и продолжительности перемешивания. Недостаточное перемешивание значительно снижает прочность бетона.

5. Очень важны порядок укладки бетонной смеси в конструкцию (непрерывно или с перерывами) и способ обработки поверхности стыка бетона, укладываемого после перерыва, с уложенным до перерыва. При несоблюдении правил обработки стыка (очистка, насечка, промывка) прочность стыка может сильно снизиться.

6. Бетон, уложенный и уплотненный вибраторами , имеет на 10 - 30% большую прочность, чем бетон, уплотненный вручную.

7. Прочность бетона растет вместе с его возрастом . Особенно быстро растет прочность в начальном возрасте (до 28 дней) и продолжает нарастать медленнее в течение ряда лет.

8. Наибольшую прочность бетон получает при твердении в сырой или влажной среде . Наоборот, твердение в сухом и жарком воздухе может привести к получению низкокачественного бетона. Пониженная температура замедляет нарастание прочности, а при температурах ниже нуля твердение бетона прекращается.

9. Замерзание бетона приостанавливает процесс твердения, но по оттаивании бетон продолжает твердеть. Бетон не теряет прочности, если он замерз после достижения им «критической прочности»; раннее замерзание ведет к понижению конечной прочности бетона. Нужно исключить попеременные замерзание и оттаивание свежего бетона , в результате которых он, в некоторых случаях, может потерять способность к твердению.

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).

Прочностные свойства бетона.

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

Читайте также:

От чего зависит прочность бетона