Прочность бетона

Бетон – это сложный многокомпонентный строительный материал, используемый в строительстве. Его характеристики зависят от качества исходных ингредиентов, их соотношения, внешних условий твердения, уровня уплотнения смеси, а также срока, прошедшего после заливки. Важнейшим показателем для практического применения является прочность материала.

Прочностные показатели материала отражают его способность сохранять целостность под воздействием нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации, и сопротивляться внешним факторам без разрушения. Эта характеристика определяет возможность бетонной смеси выдерживать проектные нагрузки. Предварительная оценка прочностных данных необходима для подбора оптимальной бетонной смеси, соответствующей показателям и характеристикам конкретного проекта.

Основные типы прочности бетона

Прочностные характеристики бетона бывает следующих видов:

• Нормируемая. Это показатель, определяющий стойкость материала в запланированный срок службы. Также он определяет долю измерения показателя в промежуточный период, установленный в соответствующих стандартах или технических требованиях, которым руководствуются при производстве бетонной смеси, изделия или конструкции;
• Передаточная. Показатель предварительно напряжённых бетонных конструкций на этапе передачи относительного натяжения арматуры;
• Отпускная. Уровень, позволяющий отгрузить готовое изделие с завода-изготовителя заказчику. Этот показатель зависит от длительности транспортировки, монтажа, а также возможного увеличения прочностных показателей в изделии, учитывая климатические условия эксплуатации, время года;
• Распалубочная. Минимально допустимый показатель, достаточный для снятия опалубки без повреждения поверхности заливки;
• Проектная. марочная прочность бетона через 28 дней (или другой допустимый срок) твердения, обеспечивающая проектную нагрузку на производимое изделие. Другими словами, это достижение полной прочности марки. Промежуточным называют период до достижения проектного состояния;
• Требуемая. Минимально допустимое среднее значение показателя в проверяемой партии, необходимое для соответствия техническим нормам с учётом естественной однородности заливки;
• Фактическая. Средняя характеристика, определяемая по результатам испытаний партий смесей, готовых изделий или монолитных конструкций;
• Критическая. Показатель минимальной прочностных данных, после достижения которых бетонная смесь становится устойчивой к дальнейшему замораживанию без риска разрушения и потери параметров. После размораживания бетонная смесь продолжает набирать прочность.

Классы и марки бетона

Разные части строительных сооружений (например, фундамент, стены, лестничные пролёты) испытывают разные нагрузки. Это определяет использование соответствующих классов и марок стройматериала. Именно эти параметры определяют выбор материала для строительства.

Маркой называют усредненное значение бетонной прочности, получаемое при тестировании определенных образцов. Маркировка выглядит следующим образом: Литера"М" и цифровое значение. Цифровые обозначения соответствуют нагрузке в килограмме на квадратный сантиметр, которую выдержит материал. Например, смесь марки М200 выдержит среднюю нагрузку в 200 кг/см2.
Классом называют допустимое минимальное гарантированное значение прочностных параметров бетонной смеси, полученное при испытаниях. Класс обозначается литерой "В", где числовое значение показывает давление в мегапаскалях, которое материал выдерживает. Так, класс B25 означает, что не меньше 95% испытанных образцов сохраняют показатель не ниже 25 МПа. Таким образом, класс гарантирует определённые характеристики, тогда как марка отражает среднее значение.

Соответствие классов и марок бетона

В современном строительстве использование бетонных марок считают устаревшей практикой, поскольку современные стандарты ориентированы на оценку прочности с учётом её однородности. Тем не менее, таблица соответствия классов марке помогает установить взаимосвязь между показателями.

Факторы, влияющие на прочность бетона

Готовая прочность бетонной конструкции определяется несколькими аспектами:

• Количество и качество связующего вещества – чем больше в растворе добавлено цемента или другого связующего компонента, тем прочнее готовое изделие;
• Тип и свойства наполнителей – мелкофракционные наполнители уменьшают прочностные характеристики, тогда как крупнозернистые материалы с грубой шершавой структурой улучшают сцепление, а также общую прочность;
• Водоцементное соотношение – большое количество воды приводит к формированию пустот в заливочной смеси, снижающих долговечность конструкции, а недостаток затрудняет выкладку разведенного раствора;
• Температура окружающей среды – оптимальные условия для схватывания бетона – температура от +15 до +20C при влажности не менее 90%. При низких температурах процесс твердения замедляется, а высокие температуры вызывают моментальное испарение воды и образование трещин;
• Качество перемешивания или плотность укладки – хорошее сцепление частиц повышает долговечность сооружения.

Как улучшить прочностные показатели бетона

Чтобы повысить эксплуатационные характеристики бетонных конструкций, применяют следующие методы:

• Добавление специальных добавок – пластификаторов, стабилизаторов;
• Использование портландцемента в качестве основного связующего;
• Армирование фиброволокнами или металлической арматурой;
• Нанесение защитных пропиток на готовые конструкции.

Бетонирование зимой

При отрицательных температурах процесс затвердевания строительного раствора проходит с затруднениями. Так как бетонная смесь состоит из разных наполнителей и воды, основной этап его схватывания – гидратация. При температуре -5C этот процесс происходит вдвое медленнее, а при нулевой полностью останавливается. Когда температура опускается меньше 0C, вода начинает превращаться в лёд, расширяется и разрушает структуру ещё не набравшего необходимой прочности материала.

Основное условие успешного зимнего бетонирования – поддержание необходимой температуры и влажности, способствующих правильному твердению. Идеальными условиями для набора прочностной характеристики являются температура около 20C.
Для достижения критических прочностных характеристик обычно требуется от трех дней до недели. В течение этого проводятся работы по искусственному нагреву свежей смеси.
Методы обогрева включают утепление, применение тепловых пушек и системы подогрева с использованием кабелей. Однако эти способы требуют значительных энергозатрат. Экономичным способом является добавление противоморозных присадок, которые либо уменьшают точку замерзания воды, либо ускоряют затвердевание раствора.
Через первую неделю раствор набирает около 60–70% своей марочной прочности, после этого его замораживание уже не нанесёт серьёзного ущерба. Понижение температуры лишь временно остановит процесс твердения, который продолжится после оттаивания.

Проверка прочности бетона самостоятельно

Чтобы проверить прочность необходимо оценить внешний вид приготовленного раствора:

• Цвет должен быть серым с легким синим оттенком. Желтый или рыжеватый цвет свидетельствует о чрезмерном количестве песка;
• При заливке небольших порций раствора должна образоваться ровная поверхность без расслоений или трещин;
• Консистенция должна быть однородной, без образовавшихся комков и сгустков.

После затвердения показатель проверяют с помощью тестового испытания молотком и зубилом. Ударив молотком весом не более 0,4 кг по застывшему раствору, оценивают глубину образовавшейся вмятины:

• Глубокая вмятина (более 1 см) указывает на низкие прочностные характеристики (до класса В5 или М75);
• Неглубокий след (около 0,5 см) соответствует классу В10 (М150);
• Мелкая отметина характерна для раствора класса В15–25 (М200–250);
• Незначительные следы наблюдаются у бетона класса В25 (М350).

Существует два основных метода оценки прочностных характеристик бетонного раствора в лаборатории: разрушающий и неразрушающий. Обычно определение параметров проводится на уже затвердевших образцах, таких как кубики монолитной застывшей смеси. Разрушающий метод считается наиболее точным среди существующих методик. Образцы цилиндрической или кубической формы подвергаются постепенному увеличению давления под прессом до момента их разрушения. Это позволяет точно оценить предельные прочностные данные. Неразрушающий метод включает группу подходов, не предполагающих разрушение бетонных образцов. Прочность оценивается с использованием различных инструментов и устройств, что делает этот метод более щадящим по отношению к материалам.

Для проверки прочностных свойств бетонной смеси используют следующее оборудование:

• Отвердительные формы;
• Виброплощадки;
• Штыковки;
• Глубинные вибраторы;
• Камеры для твердения;
• Измерительное оборудование;
• Штангенциркуль;
• Поверочные плиты;
• Прессы для тестирования прочности на сжатие;
• Разрывные машины;
• Склерометры;
• Ультразвуковой дефектоскоп;
• Измерители ударного импульса;
• Молотки Кашкарова.

Для проведения точного расчета прочности на разных этапах рекомендуется обратиться к профессионалам. Эксперты компании «ТСК» проведут испытания с использованием высокоточного измерительного оборудования с выдачей официального заключения в оговоренные контрактом сроки. Также в наличии бетон разных марок, щебень и другие строительные материалы. Доставка стройматериалов проводится на строительные объекты Санкт-Петербурга и области. Заказать доставку или оформить проверку можно по телефону компании "ТСК".