Марка, класс и прочность бетона

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: марку и класс прочности. Марка бетона (М100…М800) – показатель средней прочности бетона (Rбср) в разных местах изделия или конструкции (снаружи, внутри, сверху, снизу и т.д.) при нормативном отклонении от среднего значения (коэффициенте вариации) 13,5%. Измеряется в кгс (Н) – это давление пресса при испытании стандартного образца (например, 150х150х150 мм) на сжатие, при котором образец разрушается.

Измеряется класс прочности бетона в кгс/см² (МПа). Бетоны подразделяются на классы (МПа): Bl; Bl,5; B2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60. Например, класс бетона В30 следует понимать так, что с вероятностью 0,95 при определении прочности на сжатие в любом сечении конструкции будет результат 30 МПа и более и только в 5% случаях можно ожидать менее 30 МПа.

Для перехода от класса бетона к марке применяют формулу:

Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%. За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см2) эталонных образцов кубов. По показателям прочности при сжатии тяжёлые бетоны имеют марку от 100 до 800. Марка бетона – один из нормируемых показателей качества бетона наряду со средней плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, стойкостью к химическим воздействиям и др.

Бетоны высоких марок (М500М800) нужны для предварительно напряженных железобетонных конструкций. При этом плотный бетон хорошо защищает стальную арматуру от коррозии, что особенно важно для предварительно напряженных конструкций, работающих в агрессивных условиях.

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. Чем ближе частные результаты испытания образцов к среднему значению, тем выше однородность бетона.

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

Кроме того, проектную марку бетона монолитных конструкций разрешается устанавливать при специальном обосновании в возрасте 90 или 180 суток в зависимости от сроков загружения, что позволяет экономить цемент. Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями. Серия состоит, как минимум, из двух образцов. Для изготовления контрольных образцов отбирают пробу бетонной смеси из средней части замеса или порции смеси. Бетонную смесь уплотняют в формах на лабораторной площадке.

Изготовленные образцы хранят не менее 24 ч в формах, покрытых влажной тканью, на воздухе с температурой 20±2 °С, затем распалубленные образцы помещают в камеру “нормального твердения”, в которой поддерживается относительная влажность воздуха не ниже 95% и температура 20±2 °С.

Поскольку образцы могут быть разной формы и размера, показатели прочности приводят к кубиковой прочности базового образца размером 15x15x15 см умножением на масштабный коэффициент. Для кубов с длиной ребра 10 см коэффициент равен 0,95; для 20 см 1>05. Размер ребра куба должен быть примерно в три раза больше наибольшей крупности зерен заполнителя.

За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение.

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 1/101/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе 1/61/10.

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 1528 суток). 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.