Определение класса бетона по прочности на сжатие

Прочность бетона на сжатие (в МПа) – пожалуй, основное требование, предъявляемое к этому твердому стройматериалу. В соответствии с ее значениями бетону присваивается определенная марка. Например, обозначение «бетон м 200» указывает на то, что по истечении 28 дней после изготовления его твердость при сжатии соответствует 200 кгс/см², в МПа – 19.6

Методы испытания бетона на прочность различны. Так, науке известны разрушающий и неразрушающий метод.

Испытание бетона на прочность в первом случае происходит в лабораторных условиях путем механического воздействия на опытные образцы, выдержанные установленный срок после затвердения. Разрушение является самым точным способом исследования прочностных критериев. Это обязательный эксперимент перед вводом сооружения в строй.

Неразрушающий способ предполагает:

1. Ударное воздействие.
2. Частичное разрушение.
3. Ультразвуковое обследование.

Различают три типа ударного воздействия:

• ударный импульс;
• упругий отскок;
• пластическую деформацию.

Первый – довольно примитивный прием, заключающийся в фиксации динамического воздействия в энергетическом эквиваленте. Второй – еще более прост: при отскоке бойка ударной установки определяются параметры твердости бетона. Суть третьей – обработка испытуемого участка особой аппаратурой, по глубине оставленных отпечатков судят о степени прочности.

Известны такие виды частичного разрушения:

• скол;
• отрыв;
• скол с отрывом.

В ходе первой категории испытаний ребро изделия подвергается скользящему воздействию с целью откалывания его части. Во втором случае посредством специального клеящего вещества на поверхности закрепляется металлический диск, а затем отрывается. В третьем на конструкции закрепляется анкерное устройство с его дальнейшим отрывом.

При методе ультразвукового обследования измеряется скорость ультразвуковых волн, которые проникают в бетонную толщу. Плюс технологии заключается в ее способности изучать как поверхность, так и внутреннее тело бетона. Минус – большая погрешность получаемых данных.

От чего зависит прочность

Бетон набирает прочность вследствие происходящих при взаимодействии бетонной смеси с водой химических процессов. При этом скорость химических реакций под влиянием некоторых факторов может ускоряться или замедляться, что непосредственно влияет на прочностные характеристики конечного продукта.

К числу основных технологических факторов относят:

• размеры и форма конструкции;
• коэффициент усадки бетона при заливке;
• степень активности цемента;
• процент вместительности в смеси цемента;
• пропорции в используемом растворе цемента и воды;
• типы и качество применяемых наполнителей, и правильность их смешивания;
• степень уплотнения;
• время застывания раствора;
• условия, в которых происходит отверждение: показатели влажности и температуры;
• применение повторного вибрирования;
• условия транспортировки раствора;
• уход за монолитной конструкцией после заливки.

От каждого из этих критериев зависит какой прочностью будет обладать бетон и надежность возведенных из него сооружений или отдельных конструктивных элементов.

Прочностные характеристики бетона могут ухудшиться если нарушены производственные технологии. Как пример грубых нарушений можно привести превышение допустимого времени пребывания в пути бетонной смеси, не выполнение уплотнения и трамбовки при заливке и другие.

Что такое класс?

Класс бетона – гарантированная по прочности на сжатие нагрузка, которая им выдерживается, измеряется в МПа (мегапаскалях). Эта характеристика введена, чтобы уточнить свойства застывшего раствора, поскольку для одной марки они могут разниться. Этот параметр позволяет определить его фактическую прочность, так как рассчитывается для случаев, когда она будет подтверждаться не менее чем в 95%.

Класс бетона по прочности обозначается символом «В» с индексами от 5 до 60, которые показывают значение давления в мегапаскалях, выдерживаемого материалом до разрушения. Этот показатель соотносится с маркой, более привычной для строителей.

Методы и испытания бетона на прочность

Для определения марки и класса бетона используют разнообразные методы – все они относятся к категориям разрушающих и неразрушающих. Первая группа предполагает проведение испытаний в условиях лаборатории посредством механического воздействия на образцы, которые были залиты из контрольной смеси и полностью выстояны в указанные сроки.

• Воздействие ударом.
• Разрушение частичное.
• Исследование с использованием ультразвука.

Ударное воздействие может быть разным – самым примитивным считается ударный импульс, который фиксирует динамическое воздействие в энергетическом эквиваленте. Упругий отскок определяет параметры твердости монолита в момент отскока бойка ударной установки.

Также используется метод пластической деформации, который предполагает обработку исследуемого участка особой аппаратурой, которая оставляет на монолите отпечатки определенной глубины (по ним и определяют степень прочности).

Частичное разрушение также может быть разным – скол, отрыв и комбинация данных способов. Если для испытаний используется метод скола, то ребро изделия подвергают особому скользящему воздействию для откалывания части и определения прочности. Отрыв предполагает использование специального клеящего состава, которым на поверхности крепят металлический диск и потом отрывают. При комбинировании данных способов анкерное устройство крепят на монолит, а потом отрывают.

Когда используется ультразвуковое исследование, применяют специальный прибор, способный измерить скорость прохождения ультразвуковых волн, проникающих в монолит. Основное преимущество данной технологии – она позволяет изучать не только поверхность, но и внутреннюю структуру бетона. Правда, в процессе исследований велика вероятность погрешности.

Класс и марка бетона по прочности, влагостойкости и морозостойкости

Числовое обозначение класса бетона выражает измеренную прочность образца в мегапаскалях (МПа) и обозначается буквой «B». В диапазон возможных значений входят показатели от 3,5 до 40. Наиболее широко применяемые марки имеют значения от B10 до B40. Например, маркировка B30 означает, что данный строительный материал гарантированно выдержит испытательное давление до 30 МПа.

Марка обозначается буквой «M» и измеряется в кг/см 2 . В диапазон применяемых марок входят бетонные смеси M50-M1000, что означает среднюю прочность в диапазоне от 50 до 1000 кг/см 2 .

Таблица соотношения марки и класса

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.

Способы определения прочности: испытание бетона на сжатие

Существует два метода:

• разрушающий;
• неразрушающий.

При первом способе измеряют минимальные усилия, приложенные для поломки кубов и цилиндров, которые вырезают, выпиливают или выбуривают из целых изделий. Скорость увеличения силы нагрузки при этом постоянна. После выполнения испытания вычисляется итоговое значение таких усилий.

При втором способе нахождения требуемого показателя воздействуют механически на заданное место (удар, отрыв, скол, вдавливание, отрыв со скалыванием, упругий отскок). Точка приложения прибора не должна быть на краю или напротив арматуры. Далее находят результат по выраженной градации.

Рассчитывать на полную правдивость не стоит, имеется погрешность до 10 % для каждого из видов проверок.

Как выбирают образцы при разрушающем методе

1. Пробы из бетонной смеси.

Для испытаний приготавливают образцы кубической и цилиндрической формы. Эталонным считается куб с длинной грани 150 мм.

• Все экземпляры создают в специальных формах, перед использованием конструкции смазывают маслом. Далее наполнят её бетонной смесью и уплотняют.
• Утрамбовывают при помощи штыкования стальным стержнем, виброплощадки или глубинного вибратора.
• Через сутки все затвердевшие образцы достают и размещают в боксе с нормальными условиями (влажность – 95%, температура – +20 °С). Иногда заготовки размещают в водной среде или в автоклаве.

1. Образцы из готовых бетонных изделий.

Экземпляры для проверки прочности получают методом вырубки, выпиливания или выбуривания из целых изделий. В месте отбора не должно быть арматуры в точке, где извлечение не понесёт за собой снижение несущей способности. Пробы делают вдали от стыков и края изделия. Образцы извлекают из средней части пробы как на рисунке.

Предварительная подготовка к испытаниям

Прежде чем приступить непосредственно к испытаниям, все образцы измеряют и осматривают – нет ли трещин, сколов, рытвин. Если имеются скалывания более 10 мм, рытвины диаметром 10 мм и более и глубиной от 5 мм, образцы выбраковывают.

Также производят обмеры на наличие линейной погрешности, несоответствие перпендикулярности близлежащих граней, смещения от прямолинейности и плоскостности. Если обнаружены такие недочёты, грани и плоскости подвергают шлифованию или выравнивают быстротвердеющим веществом толщиной не больше 5 мм.

Как образцы бетона проходят испытания

Все приготовленные образцы одной группы испытывают на прочность в течение одного часа. Силовое нагружение производят не прерываясь, с постоянной скоростью увеличения нагрузки до разрушения. При этом, время от начала нагружения до его окончания – не меньше 30 с.

Во время проверки пользуются специальными строительными стендами:

• образцы кладут на нижнюю плиту пресса по центру;
• после совмещают верхнюю плиту и экземпляр, чтобы они находились плотно друг к другу;
• далее подают силовую нагрузку со скоростью 0,6±0,2 МПа/с.

Расчёты испытаний: формула

Прочность бетона на сжатие (R, МПа) считают с погрешностью до 0,1 МПа по формуле:

Обозначения:

• F – максимальная сила, Н;
• A – площадь грани под нагрузкой, мм;
• α – масштабный коэффициент, который приводит прочность к эталонной;
• K_W – коэффициент, необходимый для ячеистого бетона, учитывающий влажность образцов.

Коэффициенты высчитывались экспериментально и представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Масштабный коэффициент α

K_W = 1, исключение – ячеистый бетон, его можно найти в таблице ГОСТа 10180.

Показатель прочности бетона рассчитывают как среднее арифметическое от прочности всех образцов, участвовавших в проверке: если образцов 3, то среднее арифметическое значение двух образцов с высшей прочностью.

Показатель прочности на сжатие – это такой показатель, который невозможно подделать. Проверку этой характеристики выполняют только аккредитованные лаборатории и строительные организации, которые сами подвергаются неоднократным проверкам – у них есть лицензии, подтверждающие право на выполнение тех или иных работ.

Качество материала

Под адгезией понимается то, насколько хорошо цементный камень скрепляется с частицами заполнителей. Кроме того, к основным качествам можно также отнести:

• морозостойкость;
• водонепроницаемость;
• прочность на сжатие и растяжение.

Когда материал находится в проектном возрасте, о его прочностных характеристиках можно судить по последним параметрам. Поэтому стоит отметить, что во время приготовления он получается неоднородным.

Здесь представлено соответствие марок и классов бетона

Колебания прочности снижаются при качественной подготовки смеси, а также при более высокой культуре строительства. Поэтому стоит запомнить, что изготовленный материал должен не только иметь средний заданный показатель, но и иметь равномерное его распределение по всей поверхности.

Определение класса

Учесть вышеописанные колебания можно в таком показателе, как класс, под которым понимается процентный показатель какого-либо свойства. К примеру, если указано, что материал имеет класс прочности 0,95, то в 95 случаях и 100 он будет иметь такой показатель.

Стоит отметить, что согласно ГОСТу, классификация бетона состоит из 18 основных классов показателей прочности на сжатие. При этом в начале название класса указывается В1, после чего идет числовое значение предела прочности, отображаемое в МПа.

Для более точного восприятия стоит привести пример. Итак, предположим, что перед нами классбетонаВ35. Это означает, что в 95 случаях из 100 он обеспечивает предел прочности на сжатие до 35 МПа.

Кроме того, существуют и другие классы прочности:

• индекс В,, обозначает осевое растяжение;
• индекс Btb отображает предел растяжения при изгибе.

Помните, что предел прочности на сжатие может в 20 раз превышать аналогичное значение прочности на растяжение. Поэтому при строительстве используется стальная арматура, которая повышает несущую способность материала, цена при этом увеличивается.

Таблица марок и классов бетона по прочности на сжатие

Определение марки

Как утверждает стандарт СЭВ 1406-78, главным показателем прочности изделий является именно их класс. Если же во время проектирования различных изделий не учитывался данный стандарт, их прочность описывается при помощи марки.

Под ней понимают какое-либо его свойство, выраженное в численной характеристике, для расчета которой используются средние показанные результаты образцов во время испытаний. Для обозначения марки используют значения, полученные во время испытаний:

Совет: знайте, что помощи марки нельзя отобразить колебания прочности по всему объему бетонного изделия.

Как производить перевод марок бетона в классы

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.

Марка бетона по прочности на сжатие

Одновременно с классом величина предела прочности бетона на сжатие определяется маркой. Эта величина также напрямую зависит от составляющей доли цемента в готовом материале. Латинская «М» с рядом стоящими цифрами, обозначающими предельную границу прочности на сжатие в кгс/кв.см – так обозначаются марки бетона соответствующей прочности.

Понятие «марка» включает в себя среднюю величину прочности, а понятие «класс» – обозначает прочность бетона на сжатие с гарантированной обеспеченностью.

В положениях ГОСТа существуют марки М50 – М800, которым должны соответствовать производимые бетонные смеси. Самые распространенные и наиболее часто используемые из них: М100 – М500.

Специалисты условно подразделяют бетон всех изготавливаемых марок на следующие группы:

М500 – М800 – бетонные смеси из цемента и прочных заполнителей – бетоны тяжелых классов; М50 – М450 – бетонные растворы с легкими заполнителями – легкий бетон; М50 – М150 – ячеистые смеси – самый легкий вид бетона.

Таким образом, класс бетона по прочности определяется его маркой, которая, в свою очередь, предопределяет место применения бетона. Чем меньше число, тем меньше предел прочности. Например, бетонную смесь М75 целесообразно использовать для обустройства отмосток, а бетон М200 – для перекрытий.

Соответствие классов прочности бетона на сжатие и соответствующих марок располагаются в универсальных таблицах на сайтах производителей цемента в Москве. Если отсутствует такая таблица, можно перевести марку бетона в класс, воспользовавшись удобной формулой:
В (класс) =[М (марка)*0,787)]/10

Заключение

Показатели марки и класса бетонных материалов – это самые важные показатели их сопротивления сжатию и осевой растяжке. В отличии от качеств относительно стойкости к низким температурам, влаге, именно они учитываются в первую очередь при покупке материалов.

Следует запомнить, что прочность – это не стабильная величина. В процессе твердения бетон становится крепче. Все эти правила следует обязательно учитывать при строительстве.