""

Содержание

Как рассчитать прочность бетона

Методы определения прочности бетона

Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.

При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.

Что влияет на прочность?

Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:

  • условия транспортировки;
  • способ укладки в опалубку;
  • размеры и форма конструкции;
  • вид напряженного состояния;
  • влажность, температура воздуха на всем протяжении твердения смеси;
  • уход за монолитом после заливки.

Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:

  • доставка производилась не в миксере;
  • время в пути превысило допустимое;
  • при заливке смесь не уплотнялась вибраторами или трамбовками;
  • при монтаже была слишком низкая или высокая температура, ветер;
  • после укладки в опалубку не поддерживались оптимальные условия твердения.

Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.

При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.

На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.

Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.

Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:

  • неравномерность состава;
  • дефекты поверхности;
  • влажность материала;
  • армирование;
  • коррозия, промасливание, карбонизация внешнего слоя;
  • неисправности прибора — износ пружины, слабую зарядка аккумуляторной батареи.

Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.

Требования к проверке

С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.

Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:

  • точность измерений;
  • стоимость оборудования;
  • трудоемкость.

Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.

Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.

Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.

Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона?

В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

  • разрушающие;
  • неразрушающие прямые;
  • неразрушающие косвенные.

Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

Разрушающие методы

Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

Неразрушающие прямые

Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

  • при отрыве;
  • отрыве со скалыванием;
  • скалывании ребра.

При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.

Метод скалывания ребра применим к конструкциям, имеющим внешние углы — балки, перекрытия, колонны. Прибор (ГПНС-4) закрепляют к выступающему сегменту при помощи анкера с дюбелем, плавно нагружают. В момент разрушения фиксируют усилие и глубину скола. Прочность находят по формуле, где учитывается крупность заполнителя.

Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.

Неразрушающие косвенные методы

Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

  • исследование ультразвуком;
  • метод ударного импульса;
  • метод упругого отскока;
  • пластической деформации.

При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

Заключение

Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

«Сколько вешать в граммах?» Пропорции компонентов бетона

С древних времен самым прочным материалом для строительства считался камень.

Но, как выяснилось, человек может создавать камень самостоятельно: искусственным камнем называют бетон.

Компоненты для приготовления бетона

В отличие от натурального камня, бетон изначально имеет подвижную, тестообразную форму, поэтому его можно залить в опалубку и получить изделие практически любой конфигурации. Этим он выгодно отличается от камня, обработка которого значительно сложнее.

Бетон или раствор? В чем разница?

Основной компонент как бетона, так и раствора — цемент. Это порошкообразное вещество серого (иногда белого) цвета, составляющие которого вступают в реакцию с водой, образую новые кристаллические соединения высокой прочности.

Читать еще:  Как проверить качество бетона перед заливкой

Цемент — вещество водного твердения. Это означает, что смесь воды и цемента не просто высыхает, а, реагируя с водой, образует новый материал. Для того, чтобы реакции гидратации происходили полноценно, необходимым условием отвердевания бетона является высокая влажность и оптимальная температура воздуха (+ 18—20° С). Соблюдение этих условий напрямую влияет на прочность готового изделия.

Помимо портланцемента и воды, в цементные растворы включают также заполнители.

Состав бетона

Бетон — это твердый композитный материал, в состав которого входят:

  1. цемент;
  2. вода;
  3. крупные заполнители (щебень, гравий);
  4. мелкий заполнитель (песок).

Благодаря такому составу бетон — это очень прочный материал, который используется в монолитном строительстве, изготовлении фундаментов, плит перекрытий и прочих конструкций, требующих высокой прочности.

Состав цементного раствора

Цементный раствор не включает крупные заполнители и состоит из следующих компонентов:

Консистенция цементного раствора более однородная; используют его для кирпичной кладки, оштукатуривания, стяжек под линолеум, ламинат, паркет.

Как в бетонную смесь, так и в цементный раствор можно и нужно включать специальные химические добавки, которые обеспечивают дополнительные свойства:

  1. пластификаторы, которые позволяют экономить цемент и воду, повышают пластичность и удобоукладываемость смесей, предотвращают ее расслаивание, повышают прочность и плотность готовых изделий;
  2. противоморозные добавки, которые позволяют вести бетонные работы даже зимой;
  3. ускорители твердения бетона, обеспечивающие быстрое схватывание;
  4. гидрофобизирующие добавки, благодаря применению которых получается устойчивый к воздействию влаги бетон;
  5. фиброволокно для объемного армирования.

Также существуют добавки, объединяющие сразу несколько свойств — суперпластификаторы.

Требования к компонентам для бетона

Чтобы получить качественный материал, необходимо использовать компоненты, отвечающие определенным требованиям.

Требования к цементам для бетонов

Для бетона рекомендуется тяжелый портландцемент с высокой прочностью, минимум, ЦЕМ I 32,5Н ГОСТ 31108-2016 (старое обозначение М400) — ЦЕМ I 42,5Н ГОСТ 31108-2016 (старое обозначение М500). Для цементного раствора может использоваться цемент более низких марок.

Для замеса бетона необходима чистая вода. Обычно используют холодную воду, но в условиях низких температур один из способов обеспечить прочность — замесить бетон на горячей (до 70° С) воде и прогретых заполнителях. Затем «теплый» бетон укладывают в прогретую теплым воздухом опалубку и укрывают. При массивной конструкции тепла, выделяющегося при реакциях гидратации, может быть достаточно для набора критической прочности. «Теплый» бетон также замешивают с добавлением противоморозных добавок.

Используют чаще всего речной песок, чистый, свободный от примесей и мусора.

Крупные заполнители

Размер фракции крупных заполнителей зависит от назначения бетона.

Различные технологии изготовления бетона

Не существует единой и для всех правильной технологии приготовления бетона.

Благодаря исследованиям стало возможным получать бетоны с заранее известными свойствами, тем не менее, в зависимости от конкретных условий окружающей среды, бетоны могут отличаться.

Поэтому применяется лабораторное испытание прочности образцов, которые твердели в аналогичных условиях.

Бетон может приготавливаться на бетонных заводах и поставляться к месту строительства. В этом случае его постоянно перемешивают, чтобы избежать схватывания, однако доставить его нужно оперативно, поскольку слишком долгое перемешивание вредит его свойствам.

В домашних строительных и ремонтных работах бетонные смеси и цементные растворы замешивают в небольших бетономешалках, строительным миксером или даже вручную, лопатой.

Методы замеса могут быть разными: иногда заполнители и цемент засыпают по очереди в воду с растворенными в ней добавками, в других случаях воду наливают в цемент, смешанный с заполнителями.

Важно, чтобы смесь была хорошо перемешана и отвердевала в оптимальных условиях.

Бетон своими руками: как правильно рассчитать пропорции компонентов

Большое значение для характеристик будущего бетона имеет соотношение компонентов.

Чем больше в смеси цемента, тем прочнее будет бетон. Но увеличение количества цемента влечет повышенные расходы. Поэтому важно выдержать баланс. Иногда используют цемент более высокой марки, но добавляют его в меньшем количестве.

Другой важный показатель — водоцементное соотношение или в/ц — отношение количества воды к количеству цемента. Чем больше значение в/ц, тем больше воды в смеси, а значит, смесь становится более жидкой.

С одной стороны, жидкая смесь — это неплохо, потому что она более подвижная, легко укладывается и уплотняется. С другой стороны, слишком большое количество воды отрицательно влияет на прочность, что видно из таблицы.

Для того, чтобы в смеси протекали реакции гидратации, достаточное водоцементное соотношение — 0,3. На практике это очень жесткая смесь, поэтому стандартное в/ц составляет 0,45—0,55.

Казалось бы, ситуация тупиковая, но на самом деле есть элегантный выход — добавление пластификатора.

Пластификаторы добавляются в очень небольших количествах и удорожают смесь незначительно. Но, благодаря тому, что они позволяют существенно (до 20%) экономить цемент, воду, а также беречь электричество, сокращая время обработки уложенного бетона (и даже отказываясь от нее), эти расходы можно вообще не учитывать.

Пропорции компонентов бетона можно узнать из таблиц.

Важно внимательно отнестись к единицам измерения: поскольку плотность компонентов смесей (кроме воды) не равна единице, их объем не совпадает с весом. Поэтому, если материалы взвешиваются, нужно ориентироваться на массовые доли, если отмеряется ведрами — на объемные единицы.

Так, например, исходя из таблицы, если нужно приготовить раствор бетона класса В20 на портландцементе ЦЕМ I 42,5Н ГОСТ 31108-2016 (старое обозначение М500), на каждое ведро цемента понадобится 2,4 ведра песка и 3,9 ведра щебня.

Расчет компонентов цементного раствора

В цементные растворы, которые используются для кирпичной кладки, ремонтных работ, оштукатуривания и прочих целей, не входит гравий и щебень. В штукатурные растворы могут добавляться известь, гипс, глина и другие дополнительные компоненты.

Пропорции компонентов для таких растворов можно узнать из таблицы.

Набор прочности бетона. Классы и (или) марки бетона

Превращение тестообразной бетонной смеси в плотный и твердый камень происходит в результате отвердевания бетона. Это процесс запускается реакциями гидратации, которые протекают в смеси цемента с водой.

Некоторые составляющие цемента реагируют быстро, вызывая первичное схватывание бетона, другие — медленно, способствую набору прочности в дальнейшем.

Бетон — уникальный материал, который медленно набирает прочность многие годы, но основная прочность набирается к возрасту 28 дней. В это время бетон достигает расчетной прочности.

Различают также критическую прочность — набор 50—70% от расчетной прочности, после чего бетону уже не страшны неблагоприятные внешние условия, и распалубочную прочность, по достижении которой можно снимать опалубку.

В условиях строительства быстрое достижение распалубочной прочности позволяет увеличивать оборачиваемость оборудования, поэтому целесообразно использовать добавки-ускорители твердения. Также они применяются при зимнем бетонировании с целью быстрее достичь критической прочности бетона.

Прочность бетона — его основная характеристика, которая определяет его класс.

До 1986 года в СССР в ходу были марки бетона, затем классификация изменилась. Классы и марки соответствуют друг другу не полностью. Марки, которые обозначаются литерой «М» и числовым показателем, обозначают среднее давление, которое выдерживает данный бетон (в кг/см2). Класс бетона, который обозначается литерой «В» и числом, показывает предельную прочность на сжатие в МПа.

Ознакомиться с примерным соответствием марок и классов можно в таблице.

Как сделать цветной бетон

Для изготовления цветного бетона используются порошковые красители, которые добавляются в раствор. Но из-за серого цвета цемента оттенки получаются пыльными. Чтобы получить чистые оттенки, нужно замешивать бетон на белом цементе.

Чтобы сэкономить дорогой белый цемент и пигменты, используют послойную заливку: сначала заливают обычный бетон, а сверху — слой цветного.

Цветной бетон широко используется для изготовления тротуарной плитки.

Бетон для фундамента своими руками

Для изготовления фундамента прежде всего нужно выбрать класс бетона:

  1. для легкого деревянного дома — В15;
  2. для кирпичного дома в один этаж — В20;
  3. для двух- или трехэтажного дома — В22,5.

Необходимо точно соблюдать пропорции составляющих. Бетон замешивается в бетономешалке или вручную, с помощью лопаты.

В частном строительстве для облегчения работ и экономии материалов целесообразно воспользоваться пластификатором для бетона, который позволит увеличить удобоукладываемость смеси и повысить все основные характеристики готового изделия: прочность, плотность, морозостойкость и влагоустойчивость. Используйте специальную добавку для фундаментынх работ CemBase.

Видео: замес бетона своими руками

Видео: замес бетона вручную. 3 способа

Добавки для бетона позволяют получить «супербетон», который легко укладывается и уплотняется, не боится воды и мороза. Незнчительные затраты на приобретение добавок с лихвой окупаются впоследствии.

Прочность бетона формулы

В производстве сборного железобетона различается проектная, передаточная, распалубочная и отпускная прочность бетона.

Проектная прочность

Проектная прочность (марка) –нормируемая прочность бетона в возрасте 28 суток или в другие сроки, допускающая передачу на изделие полной проектной нагрузки. Если в проектной документации, ГОСТ или ТУ на изделие не указан срок достижения бетоном проектной марки, то таким сроком следует считать 28 суток со дня изготовления.

Усредненные значения коэффициентов прироста прочности бетонов на цементах различных видов, твердеющих на открытом воздухе при положительных температурах в возрасте 90 и 180 суток, приведены в табл. 5.

Читать еще:  Как приклеить обои на бетонную стену

Передаточная прочность

Передаточная прочность – нормируемая прочность бетона предварительно напряженных изделий к моменту передачи на него предварительного натяжения арматуры.

Величину передаточной прочности бетона регламентирует проект, ГОСТ или ТУ на данный вид изделий.

Передаточная прочность бетона назначается не ниже 70 % проектной марки, принимаемой, как правило, для предварительно напряженных изделий, в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры; при этом фактическая величина передаточной прочности с учетом требований статистического контроля на производстве должна составлять не менее 14 МПа, а при стержневой арматуре класса Αт-VI, арматурных канатах и проволочной арматуре без промежуточных головок – не менее 20 МПа.

Основные характеристики и физические свойства тяжелого бетона приведены в табл. 4.

Арматура для тяжелых бетонов

Примечание. Значения К могут определяться по формуле K = lgn / lg28 при п > 3, где

П – возраст бетона в сутках. Полученными данными можно пользоваться для ориентировочных расчетов состава бетона. При этом прочность бетона в возрасте п суток (RN) определяется по формуле RN = R28 • K.

Если проектная марка бетона принята выше указанного минимального значения, то передаточная прочность должна составлять не менее 50 % принятой проектной марки.

Распалубочная прочность

Распалубочная прочность – минимальная прочность бетона при сжатии, при которой возможна распалубка (выемка из форм) и безопасное внутризаводское транспортирование изделий без их повреждения. Величина распалубочной прочности, условия и сроки ее достижения устанавливаются для каждого вида изделий предприятием-изготовителем в соответствии с технологическими правилами производства.

Отпускная прочность

Отпускная прочность – нормативная прочность бетона, при которой изделие разрешается отгружать с завода потребителю.

Величина отпускной прочности бетона изделий регламентируется ГОСТ на данный вид изделий, а при отсутствии ГОСТ или если величина отпускной прочности не регламентирована ГОСТ, ее устанавливает предприятие-изготовитель по согласованию с потребителем и проектной организацией.

Величину отпускной прочности определяют с учетом условий транспортирования, монтажа и срока передачи нагрузки на изделия, а также с учетом технологии их изготовления и возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в изделиях в зависимости от климатических условий района строительства и времени года.

При этом величина отпускной прочности бетона в процентах от его проектной марки по прочности на сжатие должна быть не менее приведенной ниже марке, допускается только в тех случаях, если при транспортировании и монтаже изделия могут быть допущены нагрузки, близкие к расчетным; в холодный период года, если не могут быть созданы условия для роста прочности бетона до передачи на изделие проектной нагрузки.

Прочность бетона

Прочность бетона

Содержание:

Прочность бетона – это техническая характеристика, определяющая его способность противостоять механическому и химическому воздействию.

Для чего нужно знать прочность бетона?

Практически при любом строительстве, будь то жилые здания, или хозяйственные постройки, используется бетон. В зависимости от вида и этапа строительства, требования, предъявляемые к строительным материалам, могут существенно изменяться. Так, например, для заливки фундаментов и возведения стен используются различные марки бетона. Марка бетона в свою очередь определяется его прочностью.
Прочность бетона – это наиболее важная характеристика, определяющая свойства и эксплуатационные качества бетонных конструкций и элементов строительных сооружений.

Знание показателей прочности бетона позволит избежать многих нежелательных последствий для строительных сооружений. Например, использование бетона, имеющего недостаточный уровень прочности, может привести к снижению эксплуатационных качеств постройки, появлению трещин, преждевременному разрушению и досрочному выходу здания из строя.
Определение прочности бетона является также обязательной процедурой для застройщиков перед сдачей здания в эксплуатацию.

Как определяется прочность бетона?

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.
Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

Разрушающие методы предполагают разрушение образца, изготовленного из контрольной пробы бетонной смеси, а также взятого из бетонной поверхности при помощи алмазного бура.

При этом методе исследования происходит раздавливание кубиков или выпиленных цилиндров бетона под испытательным прессом. Нагрузка увеличивается непрерывно и равномерно до момента разрушения контрольного образца. Полученная в результате цифра критической нагрузки фиксируется и по ней происходит дальнейший расчет прочности бетона.

Разрушающий метод считается наиболее точным для определения прочности бетона. Обследование здания методом раздавливания бетонных проб, определяет прочность бетона на сжатие. Согласно действующим в настоящее время СНиПам, он является обязательным перед сдачей здания в эксплуатацию.

Неразрушающие методы не требуют получения образцов и их последующего разрушения. Испытания проводятся при помощи различных приборов и инструментов.

В зависимости от используемых приспособлений различают следующие неразрушающие методы исследований:

  • частичного разрушения;
  • ударного воздействия;
  • ультразвукового обследования.

Метод частичного разрушения основан на местном воздействии на бетонную поверхность и приводит к незначительному ее повреждению.

Различают следующие методы частичного разрушения:

  • на отрыв;
  • скалыванием;
  • отрыв со скалыванием.

Метод отрыва состоит в закреплении на участке бетонной поверхности металлического диска при помощи специального клея и последующего его отрыва. Усилие, необходимое для разрушения бетона при подобном методе фиксируется и используется в дальнейших вычислениях прочности.
Метод скалывания заключается в механическом воздействии скользящего характера на ребро конструкции и регистрации усилия, при котором происходит откалывание его участка.

Метод отрыва со скалыванием характеризуется большей точностью, по сравнению с остальными методами частичного разрушения. Суть его состоит в закреплении на участке бетонной конструкции анкерных устройств и последующего их отрыва от поверхности.
Методы ударного воздействия основаны на применении к бетонной поверхности силового воздействия ударного типа.

Различают 3 метода определения прочности ударом:

  • метод ударного импульса;
  • упругого отскока;
  • пластической деформации.

Метод ударного импульса достаточно прост в использовании и состоит в регистрации силы удара и возникающей при этом энергии.

Метод упругого отскока не менее прост и заключается в определении величины отскока бойка ударника от бетонной поверхности.

Метод пластической деформации состоит в силовом воздействии на исследуемую область приборов с закрепленными на их ударной поверхности штампов шарикового или дискового типа. По глубине полученных в результате удара или давления отпечатков определяется прочность бетона.

Метод ультразвукового обследования подразумевает использование прибора, испускающего ультразвуковые волны. При этом определяется скорость ультразвука, проходящего сквозь бетонную конструкцию. Преимущество подобного метода – в возможности исследования не только поверхности бетона, но и его глубинных слоев. Недостаток – в большом проценте погрешности при расчетах.

От чего зависит прочность бетона?

В результате химических процессов, происходящих при взаимодействии бетонной смеси с водой прочность бетона в процессе его застывания увеличивается. Под влиянием различных факторов скорость химических реакций может замедляться и ускоряться. От этого же будет зависеть показатель прочности бетона.

Выделяют следующие основные факторы, влияющие на прочность бетона:

  • активность цемента;
  • процентное содержание цемента;
  • соотношение цемента и воды в растворе;
  • технические характеристики и качество наполнителей;
  • качество смешивания составляющих бетонной смеси;
  • степень уплотнения;
  • время, затраченное на застывание раствора;
  • внешние условия (температура воздуха и влажность среды);
  • применение повторного вибрирования.

Наиболее важным фактором, определяющим прочность бетона, является активность цемента. Выяснена и определена прямая зависимость между активностью цемента и прочностью бетона. Чем выше активность, тем более прочными получаются бетонные изделия и наоборот, чем она ниже, тем меньше прочность и качество бетона.

Процентное содержание цемента не менее важная величина, определяющая показатели прочности. Увеличение количества цемента в смеси ведет к повышению прочности бетонных конструкций. Уменьшение – к ее снижению. При этом существует следующая закономерность: увеличение прочности происходит лишь до определенного момента. В дальнейшем показатели прочности бетона возрастают незначительно, а вот его нежелательные качества – усадка и ползучесть, увеличиваются.

Соотношение цемента и воды влияет на прочность вследствие физических особенностей застывающей бетонной смеси. Одной из них является способность бетона связывать лишь 15-25% входящей в его состав воды. В бетонном же растворе, как правило, присутствует от 40 до 70% воды, необходимой для облегчения укладывания бетона в форму. Излишек воды приводит к образованию пор в толще бетона, что ведет к снижению его прочности. Отсюда вытекает следующая закономерность: при возрастании величины водоцементного соотношения В/Ц, прочность бетона уменьшается, а при ее уменьшении – увеличивается.

Качество и свойства наполнителей также играют немалую роль в формировании прочности бетона. Наличие органических и глинистых веществ, использование мелкофракционных наполнителей, приводит к снижению прочности. Крупные фракции имеют лучшее сцепление с цементным связующим, и их использование увеличивает прочность бетона.

Качество смешивания и применение вибрирования влияет на степень уплотнения бетонного раствора. От плотности бетона зависит его прочность. Чем плотнее улеглись частицы бетонного состава, тем выше будет прочность бетона.

Читать еще:  Как правильно заливать бетон

Внешние условия и время отвердевания бетона – еще один из факторов, определяющих показатели его прочности. Наиболее благоприятной считается температура от 15 до 20С0. Влажность воздуха при этом должна составлять от 90 до 100%. При таких параметрах среды происходит быстрое возрастание прочности бетона и увеличивается время его отвердевания. С течением времени, показатель прочности увеличивается. Его рост прекращается лишь после полного высыхания бетона или его замерзания.

Прочность бетона через 7 суток и 28 дней

Давно выяснена и рассчитана закономерность, при которой происходит возрастание прочности бетона в зависимости от времени его застывания. В соответствии с ней наибольший показатель предела прочности – 100%, бетон набирает на 28-е сутки застывания. На 7-е сутки бетон показывает 60-80% своей потенциальной прочности. На 3-и сутки соответственно 30%. По ГОСТу, именно в эти дни рекомендовано производить испытания бетонных кубиков.

Изменение прочности бетона с течением времени происходит по следующей логарифмической зависимости:
Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28, где Rb – прочность бетона, n-количество дней, а lg-десятичный логарифм возраста бетона.
Расчет прочности по формуле дает лишь приблизительные показатели прочности. Важно учесть также, что подобным образом можно определить прочность бетона начиная с 3-х дневного возраста.

Прочность бетона по маркам

Марка бетона указывает предел его прочности на сжатие и выражается в кгс/см2 (килограмм-силы на см2). Обозначается она буквой М, а цифра после буквы указывает среднее, приблизительное значение прочности.
В строительстве чаще всего используются бетоны следующих марок: М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500.

Показатели прочности бетона по маркам:

  • М100 — показатель прочности равен 98,23 кгс/см2
  • М150 – от 130,97 до 163,71 кгс/см2
  • М200 – 196,45 кгс/см2
  • М250 – 261,93 кгс/см2
  • М300 – от 294,68 до 327,42 кгс/см2
  • М350 – от 327,42 до 360,18 кгс/см2
  • М400 – 392,9 кгс/см2
  • М450 – 458,39 кгс/см2
  • М500 – 523,87 кгс/см2

Марка бетона и его прочность зависит от количества цемента, входящего в его состав. Чем больше содержание цемента, тем выше будет марка и наоборот, чем ниже марка, тем меньше цемента содержит бетонная смесь.

Применение бетона в зависимости от его прочности

Наиболее важной характеристикой бетона является его прочность на сжатие, определяемая маркой бетонной смеси. Для каждого вида строительных работ используются свои марки бетона.

Бетон марки М100 – разновидность легких бетонов. Применяется на начальных этапах строительства, для подготовки основания под фундамент, заливкой монолитных стен, перед арматурными работами, а также в дорожном строительстве при устройстве бордюров.

М150 – имеет несколько более высокую прочность, поэтому помимо подготовительных работ, может использоваться для стяжки пола, устройства пешеходных дорог. Возможно его применение в качестве фундамента при строительстве малоэтажных построек. Так же, как и марка М100, является одним из видов легких бетонов.

М200 – наиболее часто используемая в строительстве марка. Обладает достаточно высоким показателем прочности и применяется практически на всех этапах строительных работ. Бетоном, имеющим такую марку, заливают фундаменты, площадки, пешеходные дорожки. Используют его и для устройства лестниц и лестничных пролетов, а также возведения несущих стен. При строительстве дорог, бетоном марки М200 формируют подушку под бордюр.

М250 – охватывает сферу применения предыдущей марки. Однако вследствие более высокой прочности может также применятся в производстве плит для перекрытий при возведении малоэтажных зданий.

М300 – не менее популярная марка в строительстве, чем бетон марки М200. Из него изготавливаются блоки несущих стен, плиты перекрытий, лестницы, заборы. М300 используется для заливки монолитных фундаментов, площадок и в других подобных работах.

М350 – имеет достаточно высокую прочность. Область применения – изготовление фундаментных плит при возведении многоэтажных зданий, плит перекрытий и опорных балок. Используют марку М350 в монолитном строительстве, при изготовлении аэродромных плит, опорных колонн, бассейнов и подобных изделий.

М400 – сфера применения — изготовление ЖБИ, строительство гидротехнических сооружений и зданий, несущих повышенную, по сравнению с жилыми постройками, нагрузку. Это могут быть многоэтажные торгово-развлекательные комплексы, аквапарки и так далее.

М450 – применяется при возведении плотин, строительстве дамб и метро.

М500 – основная сфера применения – гидротехнические сооружения и железобетонные конструкции.

Прочность бетона на сжатие

Бетонные и железобетонные конструкции должны с запасом выдерживать расчетные нагрузки. На этапе их проектирования важно выбрать материал с подходящими физико-механическими характеристиками, в число которых входит сопротивление бетона осевому сжатию. Все виды бетонов классифицированы согласно показателю прочности.

Прочность бетона

Прочность бетона – это ключевой показатель несущей способности бетона. Ее вычисляют экспериментальным путем, определяя предел материала на сжатие – максимальный предел нагрузки, в результате которой образец начинает разрушаться.

Под расчетным сопротивлением бетона осевому сжатию подразумевают его показатель стойкости нагружающим воздействиям. Данный показатель связан с нормативными параметрами и применяется в ходе проектировочных расчетов.

До 2003 года проектировщики опирались на марки материала, но затем была введена новая классификация. Марка бетона на сжатие обозначается литерой «М» и обозначает предел прочности, выраженный в кгс/см 2 , а класс бетона обозначается буквой «В» и выражается в МПа.

Разница заключается не только в единицах измерения. Основным различием классификаций служит гарантия подтверждения прочности материала. Марка указывает на среднее значение, а класс бетона на сжатие гарантирует, что в 95% случаев тестирования указанная прочность обеспечивается, и риск отклонения от нормативных показателей составляет не более 5%.

Действующие нормативы отражены в СП 52−101−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». Современная классификация помогает проектировать бетонные и железобетонные конструкции с оптимальными характеристиками.

Использование средних показателей прочности (марка бетона) несет в себе риск, что реальные характеристики материала окажутся ниже расчетных. Если же средние показатели использовать в качестве наименьших, для перестраховки, приходится увеличивать размеры бетонной конструкции, что ведет к ее заметному удорожанию.

Методы определения прочности

Определить осевое сжатие бетона можно двумя способами. В обоих случаях требуется сертифицированное поверенное оборудование.

Разрушающий способ

Для проведения испытаний требуется:

  • пресс;
  • штангенциркуль;
  • лабораторные весы;
  • 3-5 заранее подготовленных образцов из испытуемой партии – кубиков бетона со сторонами 100 мм.

Образцы должны быть очищены от загрязнений и иметь абсолютно ровные грани. Их поочередно устанавливают на пресс и подвергают нагрузке, фиксируя в протоколе максимальный показатель, при котором каждый из образцов начинает разрушаться. По результатам определяется среднее фактическое значение и сравнивается с нормативным и проектным показателем.

Данный метод в обязательном порядке применяется на заводах, изготовляющих ЖБИ и на строительных площадках. Лабораторные исследования разрушающим способом наиболее достоверны, полученные значения учитываются конструкторами и архитекторами.

Неразрушающий способ

Использование специального устройства позволяет проводить испытания бетона на сжатие в ситуации, когда нет возможности применить предыдущий метод. Электронный измеритель применяется для тестирования материала на месте, методом ударного импульса проверяют следующие характеристики готовых конструкций:

  • прочность;
  • плотность;
  • упруго-пластические свойства.

Данный способ регламентируется ГОСТом 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».

Классификация и применение бетонов

Рассмотрим, как показатели сопротивления бетона сжатию влияют на сферу применения материала. В перечне указывается класс бетона и ближайшая к нему марка прочности:

  • В0,35-B2,5 (М5-М35) – подготовительные работы, конструкции без несущей нагрузки;
  • В3,5-B5 (М50-М75) – подбетонка под монолитные фундаменты, обустройство подушки и установки бордюров в дорожном строительстве;
  • В7,5 (М100) – аналогично предыдущему материалу, а также обустройство дорожек и отмосток, изготовление дорожных плит, заливка фундаментов, возведение малоэтажных построек;
  • B10-В12,5 (М150) – изготовление конструктивных элементов (перемычек и т.д.), строительство малоэтажных построек (до 3 этажей);
  • прочность бетона на сжатие В15 -В22,5 (М200-М300) – фундаменты, монолитные лестницы, площадки, подпорные стены, строительство монолитных зданий высотой до 10 этажей;
  • прочность бетона на сжатие В25 -В30 (М350-М400) – монолитные фундаменты, чаши бассейнов, иные ответственные конструкции, строительство монолитных зданий высотой около 30 этажей, изготовление ЖБК для монтажа свайно-ростверковых фундаментных оснований, балок, колонн и других ЖБИ, многопустотных плит перекрытий, аэродромных плит для эксплуатации с экстремальными нагрузками.
  • B35 (М450) – гидротехнические сооружения (в том числе дамбы и плотины), мостовые конструкции, изготовление ЖБИ и ЖБК со спецтребованиями к прочности, обустройство банковских хранилищ;
  • B40 (М550) – использование аналогично предыдущему материалу, в просторечии именуется «бетон 500»;
  • B45-В60 (М600-М800) – также применяется для строительства объектов и изготовления ЖБК со спецтребованиями.

Для создания монолитных конструкций, изготовления ЖБК и ЖБИ наиболее широко используются бетоны с прочностью на сжатие В30, В25, В15.

Заключение

Расчет бетона на сжатие – обязательный этап проектирования конструкций. Прочность материала зависит от ряда факторов, включая:

  • качество, характеристики, набор и соотношение компонентов;
  • условия изготовления конструкций;
  • соблюдение технологии и т.д.

После изготовления ЖБК, ЖБИ или набора прочности монолитных конструкций важно проверить фактическую прочность материала.

Ссылка на основную публикацию
"
×
×
"
Adblock
detector