Марка, класс и прочность бетона

Марка, класс и прочность бетона

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс (марку) прочности, марки морозостойкости и водонепроницаемости.

За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см 2 ) эталонных образцов-кубов.

За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см 2 ) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение.

Проектная марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, подвергающегося многократному воздействию отрицательных температур.

Проектная марка бетона по водонепроницаемости характеризуется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см 2 ), при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, к которому предъявляются требования по плотности и водонепроницаемости.

Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов:

для монолитных конструкций в возрасте 28 сут, для сборных конструкций — в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями.

Проектную марку бетона монолитных конструкций разрешается устанавливать при специальном обосновании в возрасте 90 или 180 сут в зависимости от сроков загружения, что позволяет экономить цемент.

Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов.

Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10-1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе — 1/6-1/10.

Однородность прочности и класс бетона.

Бетон должен быть однородным — это важнейшее техническое и экономическое требование. Для оценки однородности бетона данной марки используют результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени, имеется в виду, что стандартные образцы твердели в одинаковых условиях одно и то же время. Прочность бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны. На прочности сказываются колебания в качестве цемента и заполнителей, точность дозирования составляющих, тщательность приготовления бетонной смеси и другие факторы.

Для повышения однородности бетона необходимо применение цемента и заполнителей гарантированного качества, повышение уровня технологической дисциплины, автоматизация производства.

Следовательно для нормирования прочности необходимо использовать стандартную характеристику, которая гарантировала бы получение бетона заданной прочности с учетом возможных ее колебаний. Такой характеристикой является класс бетона.

— это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.

Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%

Класс бетона	Средняя прочность данного класса кгс/кв.см	Ближайшая марка бетона
В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60	46 65 98 131 64 196 262 327 393 458 524 589 655 720 786	М50 М75 М100 М150 М150 М200 М250 М350 М400 М450 М550 М600 М600 М700 М800

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях. Взаимодействие цемента с водой прекращается, если бетон высыхает или замерзает. Раннее высыхание и замерзание бетона непоправимо ухудшает его строение и свойства.

Бетон нуждается в уходе, создающем нормальные условия твердения, в особенности в начальный период после укладки (до 15-28 сут). В теплое время года влагу в бетоне сохраняют путем поливки и укрытия. На поверхность свежеуложенного бетона наносят битумную эмульсию или его укрывают полиэтиленовыми и другими пленками.

Характер нарастания прочности бетонов, изготовленных на портландцементе и твердевших в нормальных условиях (во влажном воздухе с температурой 18-22°С). Приближенно можно считать, что прочность бетона со временем увеличивается примерно по логарифмическому закону: Rn = R28(lgn / lg28)

где Rn — прочность бетона в возрасте n сут (не менее трех суток); R28 — марка бетона; n — число дней твердения бетона.

Эту формулу используют при ориентировочных расчетах времени распалубки. Более точно прочность бетона в промежуточные сроки твердения определяется по опытной кривой нарастания прочности бетона, которая может быть построена по результатам испытания образцов 3, 7, 28, 90 — суточного возраста. Бетон при нормальных условиях твердения имеет низкую начальную прочность и только через 7-14 сут приобретает 60-80% марочной прочности.

За марку бетона по морозостойкости

принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое при испытании выдерживают образцы установленных размеров без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью образцов, испытанных в эквивалентном возрасте, а для дорожного бетона, кроме того, без потери массы более 5%. Установлены марки по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500

По водонепроницаемости бетон делят на марки

W2, W4, W6, W8 и W12, причем марка обозначает давление воды (кгс/см 2 ), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду в условиях стандартного испытания.

МАРКА ЦЕМЕНТА И БЕТОНА

Бетон приобретает прочность в процессе твердения в сооружении, — поэтому строитель должен быть уверен в нужном качестве применяемого цемента. Для этого цемент испытывается заранее и только после определения его основных технических свойств может применяться в дело.

Определение качества этих свойств производится в лаборатории. В СССР применяются стандартные, обязательные для всех методы испытания. Стандартизация позволяет получить сравнимые данные при испытании цемента на заводе и на строительных объектах. Основное свойство цемента, определяемое при предварительных испытаниях, — прочность. Она выражается в той нагрузке, которую может выдержать образец из цементного камня, раствора или бетона. Прочность выражается в килограммах на 1 квадратный сантиметр поперечного сечения образца. Обозначение прочности — кг/см2.

Портландцемент выпускается марок 300; 400; 500; 600 и 700. Марка цемента — условная величина и обозначает, что прочность при сжатии образцов из цементного раствора, приготовленных и испытанных в точном соответствии со стандартом, не ниже цифры, обозначающей марку.

Прочность бетона, приготовленного на цементе определенной марки, будет различной в зависимости от расхода цемента, качества материалов и условий твердения. При проектировании конструкций пользуются также условной величиной — маркой бетона.

Марка бетона показывает, какую прочность должен иметь бетон. Определяют прочность бетона путем испытания образцов, изготовленных из бетонной смеси и твердевших во влажных условиях. Образцы имеют форму куба с ребром 20 сантиметров и должны изготавливаться в точном соответствии с указаниями стандарта. Если прочность таких образцов, выраженная в кг/см2, равна или выше заданной марки, то бетон может применяться в конструкции, для которой запроектировано применение данной марки бетона.

Нормированы следующие марки бетона: 50; 100; 150; 200; 300; 400; 500 и выше. Возможно проектирование бетонов промежуточных марок. Например, в стандарте на дорожные покрытия предусматривается применение бетона марок 250; 300 и 350.

Бетон должен быть не только прочным, но и, в зависимости от предстоящих условий его службы, морозостойким, плотным и трудноистираемым.

Виды бетона, применяемые в технике, можно классифицировать по различным свойствам.

По объемному весу бетоны делятся на:

1) тяжелые — с весом 1 кубического метра свыше 2,0 тонн, или, как пишется, свыше 2,0 т/м3;

2) облегченные — с объемным весом 1,8-2,0 т/м3;

3) легкие — с объемным весом 1,0-1,8 т/м3;

4) особо легкие — с объемным весом менее 1,0 т/м3.

Обычно бетон резделяют по видам строительства на бетон гидротехнический, дорожный, обычный и т. д. Эта классификация не совсем точна, и правильнее разделять бетон так, как это было предложено С. В. Шестоперовым в зависимости от условий работы бетона в сооружении: бетон морозостойкий, водостойкий, атмосфероустойчивый и бетон внутренних частей сооружений.

Научные основы производства бетона были заложены в конце XIX века трудами ученых различных стран. Русские ученые внесли свой вклад в это дело.

И. Г. Малюга разработал правила получения наиболее прочного бетона с минимальным расходом цемента. Работы инженера Малюги имели большое значение в деле создания стройной теории бетона.

Большие работы в области цементов и бетона были проведены А. Р. Шуляченко, изучавшим способы усовершенствования производства цемента и строительства морских бетонных сооружений. Известный русский ученый и инженер-строитель Н. А. Белелюбский построил первый в мире маяк из железобетона.

Исследования свойств бетонов, технологии, производства бетонных работ широко развернулись в СССР. Большие работы в области технологии бетона проведены коллективами научно-исследовательских организаций под руководством Н. М. Беляева, Б. Г. Скрамтаева, С. А. Миронова, С. В. Шестоперова и многими другими советскими исследователями.

6.Расчет марки или активности цемента.

Расчет предела прочности при изгибе (Rизг): Rизг = 3 Fри l / 2 b3

(где Fри – разрушающая нагрузка ; l – пролет т.е. расстояние между нижними опорами., b и h– высота и ширина сечения балки (сечение квадратное).

Rизг1 = 3*200*10 / 2*4 3 = 6000/128 = 46,875Па = 4,6875*10 -5 МРа

Rизг2 = 3*250*10 / 2*4 3 = 7500/128 = 58,594Па = 5,8594*10 -5 МРа

Rизг3 = 3*300*10 / 2*43 = 9000/128 = 70,312Па = 7,0312*10 -5 МРа

Расчет предела прочности при сжатии: Rсж = Fсж/S S – площадь пластинок (25 см2).

Rсж1 = 8000/25 = 320кгс/см2 = 31,392 MPa

Rсж2 = 11000/25 = 440кгс/см2 = 43,164 MPa

Rсж3 = 12000/25 = 480кгс/см2 = 47,088 MPa

Rизг(ср.) = 5,9*10 -5 МПа , Rсж(ср.) = 40,548 МРа

Предел прочности при изгибе, МПа (кгс/см 2 ), в возрасте, сут.

Предел прочности при сжатии, МПа (кгс/см 2 ), в возрасте, сут.

Портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент

Вывод : Марка цемента М500.

Лабораторная работа №1.

Определение марки кирпича

полнотелого пластического формования.

Цель: определение марки кирпича.

Марка кирпича устанавливается по результатам испытания на прочность при сжатии и изгибе в соответствии с ГОСТ 8462. Для испытания отбирают не менее 5 сухих полнотелых кирпичей или 15 пустотелых. Влажные кирпичи, находившиеся несколько суток в помещении с температурой около 20ºС, подсушивают в течение 4 часов при температуре 105…110ºС. По внешнему виду и наличию дефектов кирпичи должны удовлетворять ГОСТ 530-95.

Испытание на прочность при изгибе:

Предел прочности при изгибе определяют по стандартной схеме

Схема испытаний кирпича на сжатие (а) и изгиб (б) при определении его марки по прочности. 1 – плита пресса; 2 – выравнивающий материал; 3 – кирпич.

Прокладки 2 выравнивающего материала предназначены для равномерного распределения. Диаметр опорных стержней – 20 мм. Предел прочности при изгибе (МПа) вычисляют по формуле:

R_изг = 3F_разрL/2bh 2

где F_разр – нагрузка, при которой происходит разлом образца на две половины, МН; L – расстояние между опорами (пролет), равное здесь 0,2 м; b и h – ширина и высота кирпича соответственно, м.

Rизг1 = 3*550*20/2* 12*6,5 2 = 33000/1014 = 32,542 Па = 3,2542*10 -5 МПа

Rизг2 = 3*650*20/2*12*6,52 2 = 39000/1014 = 38,462 Па = 3,8462*10 -5 МПа

Rизг3 = 3*600*20/20*12*6,52 2 = 36000/1014 = 35,503 Па = 3,5503*10 -5 Мпа

Rизг(ср.) = 3,546*10 -5 Мпа

Испытание на прочность при сжатии:

Испытания на прочность при сжатии поводят на половинках полнотелого кирпича или на целых пустотелых кирпичах .

Половинки кирпича готовят распиливанием или раскалыванием на специальном приспособлении. Допускается определять предел прочности при сжатии на половинках кирпича, полученных после испытания его на изгиб. При этом половинки кирпичей складывают так, чтобы разломы были с разных сторон, и кирпичи соприкасались только по неповрежденной поверхности.

Предел прочности при сжатии (Rсж, МПа) определяют по формуле:

Rсж = К1•К2•(Fсж/S)

Где Fсж – разрушающая нагрузка; S – площадь рабочей поверхности образца (вычисленная до испытания); К1 – коэффициент, учитывающий ослабление кирпича пустотами (К1 = 1,2 для пустотелого кирпича, для полнотелого кирпича К1 = 1); К2 – коэффициент, учитывающий изменение краевого эффекта и характера разрушения вследствие применения прокладок из мягкого материала.

Прочность бетона на сжатие

Одной из основных эксплуатационных характеристик бетона является его прочность. Речь идет о способности стройматериала противостоять механическому воздействию и о возможности эксплуатации в агрессивной среде. Различные пропорционные компоненты в составе: связующие наполнители, песок, щебень, цемент в итоге предопределяют разный уровень прочности материала на сжатие. Эта величина напрямую зависит от цементной доли, добавляемой в бетонный раствор. Большой процент цемента – более высокая прочность готового материала.

Класс бетона по прочности на сжатие

Определитель прочности бетона – это классность. Вода и цемент – В/Ц – точнее, соотношение этих двух составляющих, определяют величину прочности бетона на сжатие. Наиболее часто применяется состав В/Ц – 0,3- 0,5. Прочность на сжатие является показателем класса бетона, обозначается буквой «В» и цифрой – от 0,5 до 120. Цифра – это показатель давления в мегапаскалях – Мпа, которое способна выдержать бетонная конструкция. К примеру, бетон класса В35 способен выдержать давление 35 Мпа.

Классы по прочности бетона на сжатие бывают:

теплоизоляционные: от В0,35 до В2; конструкционно-теплоизоляционные: от В12,5 до В10; конструкционные: от В123 до В40.

На практике возможно применение бетонной смеси промежуточного класса, например, В27,5.

Прочность по истечении времени меняется: раствор твердеет и набирает крепость на протяжении 28 дней. Качественная смесь со временем будет набирать еще большую прочность.

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.

Класс бетона	Марка бетона	Класс бетона	Марка бетона
В0,5	М5	В15	М200
В0,75	М10	В20	М250
В1	М15	В22,5	М300
В1,5	М25	В25	М350
В2	М25	В30	М400
В2,5	М35	В35	М450
В3,5	М50	В40	М550
В5	М75	В45	М600
В7,5	М100	В55	М700
В10	М150	В60	М800
В12,5	М150

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

Технические требования к классам бетона

Как гласят технические требования, которые предъявляются к пределу прочности бетона, смесь должна обладать свойством однородности. Испытание бетона на прочность проводится среди образцов, которые затвердели в одних и тех же условиях за один и тот же промежуток времени.

Показатели высокой прочности бетона на сжатие всецело зависимы от:

качества цемента; вида наполнителя; точного соблюдения пропорций раствора; соответствия утвержденным технологиям производства.

Существует техническое гарантийное требование, в соответствии с которым должна быть обеспечена заданная прочность бетона, даже учитывая возможные колебания в процессе его изготовления. Этот стандарт выражен в числовой характеристике – классе бетона. Данное условие свидетельствует о том, что предусмотренные конкретным классом показатели материала будут именно такими в 95 случаях из 100 возможных.

Необходимая классность бетона для будущего строительства устанавливается еще на стадии проектирования объекта. Высокая прочность, морозостойкость, нормативная водонепроницаемость – в городе Москва доступны все классы и марки бетонов.