Надежность любой конструкции определяется условиями эксплуатации, показателями внешних нагрузок и качеством материала. Прочность – одна из основных характеристик, указываемых на чертежах и спецификациях. Выполнение инженерных рекомендаций, правильный выбор класса и марки гарантируют отсутствие разрушений, безопасность при эксплуатации сооружения. Бетон – искусственный камень, получаемый формованием смеси вяжущего, заполнителя различной фракции, воды и добавок. Прочность – это свойство противостоять внешнему механическому воздействию.
В процессе эксплуатации воздействуют такие нагрузки:
Основная характеристика устойчивости бетонных конструкций деформациям – прочность на сжатие. Расчетные показатели в проектной документации могут указываться для всех видов нагрузки при эксплуатации сооружения в сложных условиях. Изготовители следуют заявленным требованиям заказчика, указанным в договоре.
Класс прочности и марки
Сложно получить неоднородный материал с заданными (расчетными) свойствами. Основные параметры: марка (М) и класс (В).
Класс показателей прочности на сжатие (В) – максимальная осевая нагрузка (МПа), при которой гарантировано (95 %) отсутствие недопустимой деформации. Является более точным значением, фигурирует в инженерных расчетах конструкций, чертежах. Обозначение: «В» с указанием числа. Диапазон: от В0.75 до В200, от сверхлегкого до реакционно-порошкового бетона.
Пример: В10 – сохранение прочности на сжатие до превышения 10 МПа. Параметр определяется в лабораторных условиях. Испытания образцов позволяют получить более точные характеристики смеси из одной партии.
Дополнительно прочность обозначается буквой «М» (марка). Следом идущие цифры определяют усредненный показатель осевой нагрузки при сжатии, вариативность которого укладывается в 13.5 %. Одной марке могут соответствовать различные классы. Снижение коэффициента вариации достигается повышением культуры производства. Единица измерения – кгс/см2, диапазон – от М100 до М2000.
| Класс, В | Усредненный показатель прочности, кгс/см2 | Марка (М) | Процентное отклонение марки от усредненного параметра |
| 10 | 131 | 150 | 14.5 |
| 15 | 196.5 | 200 | 1.8 |
| 20 | 261.9 | 250 | -4.5 |
| 25 | 327.4 | 350 | 6.9 |
| 30 | 392.9 | 400 | 1.8 |
| 35 | 458.4 | 450 | -1.8 |
Для справки: 1МПа ≈ 10,2 х 1 кгс/см².
Лабораторное определение прочности на сжатие
Исследование контрольных образцов позволяет гарантировать качество, соответствие требованиям инженерных расчетов. Методы определения прочности (МПа):
1. Базовый (разрушающий):
2. Неразрушающие методы основаны на использовании измерителей прочности, специальных приборов:
Факторы, влияющие на свойства
Разрушение может происходить по трем сценариям, в зависимости от вида бетона:
- Тяжелый – деформация по цементному камню и краям зерна заполнителя. Причина – более высокая плотность гравия.
- Легкий – образуются макротрещины в заполнителе.
- Сверхпрочный – совокупность первых двух сценариев.
На процесс деформации влияют регулируемые факторы:
Учитывая, что химические реакции в смеси протекают от момента затворения до получения марочного бетона, свойства материала зависят от соблюдения условий:
- Строгое выполнение технологии.
- Отсутствие глинистых, пылеобразных примесей, препятствующих связи цементного камня и заполнителя.
- Применение качественного (активного), оптимальной фракции вяжущего – снижает содержание воды, увеличивает плотность.
- Соблюдение теплового режима, идеальные условия – 15-20°C. Высокие летом, низкие температуры зимой требуют специальных добавок, ускоряющих или замедляющих процесс твердения.
- Правильность транспортирования до объекта. Необходим логистический поход к своевременной доставке смеси без нарушения свойств, особенно в зимнее время.
- Соблюдение нормативов содержания цемента.
| Класс В (сжатие) | Нормы расхода цемента М400, кг/м3 |
| 10 | 200 |
| 15 | 260 |
| 25 | 380 |
Для других марок вяжущего нормы рассчитываются с применением коэффициентов.
Время выдержки
Смесь в процессе твердения проходит через несколько стадий формирования структуры. Рост показателя прочности связан не только с качеством бетона и составом. Процесс гидратации – взаимодействие вяжущего с водой, образования цементного камня – может продолжаться достаточно длительное время. В этот период происходит нарастание прочности. Процесс более активен в первые 28 дней. Последующий период сопровождается снижением уровня гидратации.
Регулирование скорости можно достичь увеличением влажности, температуры окружающей среды, модифицирующими добавками. Решение этого вопроса особенно актуально на территории России.
Выдержку в зимнее время необходимо проводить с поддержанием положительных температур с момента выполнения бетонирования, для этого используют ряд мероприятий:
- Укрывание матами, теплоизоляцией поверхности и опалубки.
- Электро- или воздушный подогрев.
- Применение добавок: пластификаторы, противоморозные.
