В15 класс прочности на осевое растяжение

Вопрос о качестве и прочности бетона неизменно возникает в процессе его выбора и покупки. По мере развития технологий создавался весьма обширный ассортимент марок этого строительного материала.

Каждый вид бетона предназначен под конкретные условия его использования. Есть более универсальные растворы или для специальных задач.

Критерии

Определяющим показателем при покупке бетонной смеси являются условия и задачи ее использования. Для бетонных растворов существует два классифицирующих обозначения – марка и класс. Они информируют покупателя о свойствах строительного материала. Первая – это значение средней прочности, а второй — гарантировано обеспеченная прочность, которая обозначает, что свойства бетонных изделий обеспечиваются в 95 и больше случаях из 100.

Марка и класс определяется значениями:

• стойкости к сжатию (проектная, марочная);
• морозоустойчивости, воздействия высоких температур, влагонепроницаемости.

Марка

Этот индекс обозначается в цифровом значении и буквой М. Существует обширный перечень марок бетона марок от 50 до 1000, наиболее часто используется около десятка. Для свойств бетона определяющими условиями являются количество и качество цементной смеси в составе порошка. Марка зависит от расчетной прочности на сжатие — это значение в кгс/см2 на момент затвердевания раствора (на 28 день).

Чем больше цифра в индексе, тем бетон прочнее. Это значит, что он имеет больше цемента лучшего качества. Такой бетон дороже. Поэтому основная задача при выборе – найти баланс между ценой и требуемыми свойствами при возведении конкретного сооружения.

С раствором высокой прочности труднее работать – смесь быстрее сохнет, а это чревато последствиями при медленной работе: доставлять раствор и работать с ним нужно быстрее.

Класс

Класс обозначается буквой В и цифровым индексом после него. Список классов бетона тоже достаточно внушительный – от 3,5 до 80 (всего 21), это зависит от его разделения по прочности на нагрузку, возникающую от сжатия, но наиболее популярными стали тоже около десятка позиций (В15; В20; В25; В30; В40 и т. д.) Цифра означает показатель МПа (мегапаскали).

Каждый класс можно приравнять к конкретной марке и наоборот. В большинстве случаев в проектных документах указывают именно его, а не марку бетона, а в заказах на приобретении смеси – наоборот.

Соотношение маркировки

Лучше всего эти показатели отобразить таблицей:

Табл. Соотношения марка-класс

Условия, виды прочности

Основным свойством, характеризующим бетон, является его прочность. Она измеряется в МПа (мегапаскали) или кгс/см2. Прочность зависит от таких составляющих:

• качество и состав смеси. Чем выше качество и составляющая цемента, тем прочнее бетон;
• условия перемешивания. Недостаточно продолжительное перемешивание снижает качество;
• количество воды. Чем больше воды содержится в перемешиваемом растворе, тем меньшей будет его прочность;
• форма и фракция зерен. При неправильной форме зерен и большей их шероховатости сцепление лучше, соответственно бетон крепче;
• способ и порядок укладки;
• способ трамбовки. Утрамбованный вибраторами бетон лучше;
• твердость растет с возрастом.

Хорошую прочность бетону обеспечивает также влажная среда.

Классификация

Есть такие виды прочности:

• проектная, когда допускается полная нагрузка на бетон, предусмотренная нормативными документами (за умолчанием — после 28 дней);
• нормированная — показатель, определяемый в ГОСТах или ТУ;
• требуемая — минимально допустимое значение для использования, устанавливаемое лабораториями предприятий;
• фактическая — среднее значение по результатам испытаний;
• отпускная, когда разрешена отгрузка изделия потребителю;
• распалубочная, когда возможна выемка бетона из форм.

Непосредственно к качеству и марке бетона относятся прочности:

• на сжатие;
• на изгиб;
• на осевое растяжение;
• передаточная.

Их рассмотрим подробнее.

Прочность на сжатие

Бетон подобен природному камню: он имеет лучшую сопротивляемость сжатию, чем растяжению. Критерием прочности для бетона является предел его выдержки при сжатии. Это наиболее значимый показатель качества раствора. Например, бетон класса В15, марки М200 имеет среднюю стойкость сжатию 15 МПа или 200 кгс/м2, В25 – 25 МПа или 250 кгс/м2 и так далее.

Для определения этого показателя создают кубы-образцы, их помещают под лабораторный пресс. Постепенно увеличивают давление, и как только образец треснул – на экране прибора фиксируется значение этой характеристики.

Определяющим условием для присвоения класса бетона становится расчетный показатель по прочности на сжатие. Бетонная смесь высыхает и затвердевает долго – 28 дней. Вообще, этот процесс может длиться несколько лет, но именно на 28 день раствор приобретает свои основные качества. По окончанию этого срока смесь достигает показателя, определяемого ее маркой (прочность проектная или расчетная).

Прочность на сжатие — это характеристика механических свойств бетона, устойчивости к нагрузкам. Это показатель границы сопротивления затвердевшего раствора к механическому воздействию сжатия в кгс/м2. Смесь М800 имеет наибольшую прочность, М15 – наименьшую.

Прочность на изгиб

Этот показатель увеличивается с ростом числового индекса марки. Показатели растяжения и изгиба намного меньше, чем нагрузочная способность бетона. Для молодого бетона это отношение составляет около 1/20, для более старого – 1/8. Прочность на изгиб учитывают на проектных стадиях строительства.

Определяют ее следующим способом. Делают заливку из бетона в форме бруса с размерами, например, 120x15x15 см. После окончательного затвердевания его кладут на подпорки, расположенные на расстоянии 1 м, а в центр помещают нагрузку, которую постепенно увеличивают до момента разрушения образца. Размер испытуемой балки и расстояния между подпорками могут быть разными.

Показатель прочности на изгиб высчитывают формулой:

Rизг = 0,1PL/bh2,

где L – расстояние подпорок (1 м в нашем случае); Р – вес нагрузки + вес образца, Н; b, h – ширина и высота сечения бруса (0,15 м). Эта прочность обозначается Btb и цифрой от 0,4 до 8.

Осевое растяжение

Осевое растяжение при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается. Она необходима для определения способности материала не растрескиваться при перепадах температуры и колебаниях влажности. Растяжение определяется как некоторая составляющая от прочности на изгиб.

Этот показатель наиболее сложно определить. Одним из способов является растягивание образцов балок на специальном растягивающем оборудовании. Бетон разрушается от двух противоположных растягивающих сил. Стойкость к осевому растяжению является важной для бетона, используемого для резервуаров, дорожного покрытия, там, где трещины от такого типа нагрузки недопустимы.

Мелкозернистые составы имеют лучшую стойкость, чем крупнозернистые (при той же прочности сжатия). По этому показателю классы бетона обозначаются Bt в диапазоне от 0,4 до 6, цифры обозначают показатель МПа.

Передаточная прочность

Это значение являет собой нормируемый показатель прочности бетона напряженных элементов во время передачи на него натяжения армирующих деталей. Передаточная прочность предусматривается нормативными документами и техническими условиями для конкретного вида изделий.

В большинстве случаев она назначается не меньше 70% проектной марки и зависит от свойств арматуры. Рекомендуемая величина этого показателя не менее 15 или 20 Мпа для различных видов армирования. Вкратце это тот показатель, обозначающий уровень, когда армировочные пруты не проскальзывают при снятии с кондукторов.

Популярные виды бетона

Есть бетоны обычные или тяжелые (М25—М800) и легкие (М10—М200). Рассмотрим их подробнее.

Легкие

От М5 до М35 применяются для ненесущих конструкций – они не особо прочные. М50 и М75 подходят для подготовительных работ перед заливкой бетона. М100-М150 – для малоэтажного строительства, конструктива, перемычек.

М200-М300 используются для большинства строительных задач. М200 отвечает классу В15, его прочность 196 кгс/м2 или 15 МПа. М250 (В20) имеет среднюю прочность 262 кгс/см2 или выдерживает давление 20 МПа, как и вышеуказанная марка набирает 70% прочности после 28 дней, а остальные 30% на протяжении полугода. Это легкие бетоны. Стяжки, полы, отмостки, фундаменты, лестницы, подпорки, бордюры – наиболее часто изготавливают именно из него. Замерзает при минусовых температурах и теряет до 5% своей стойкости при размораживании.

Легкие бетоны можно проверить, ударив по ним молотком или проведя острым предметом – на поверхности останутся достаточно отчетливые следы.

Обычные

М350 (класс В25) – кубический метр этого бетона способен выдержать нагрузку в 25 МПа, он отвечает М250. М400 (класс В30) – выдерживает нагрузку 30 МПа. Эти марки и выше используются для многоэтажных зданий, несущих, монолитных конструкций, чаш бассейнов. Наиболее часто используется для дорожного покрытия, плит перекрытий, так как водонепроницаемый (класс W8), морозостойкий (F200).

Марки от М350 (классы от В25) и больше относятся к более прочным бетонам, они имеют высокую плотность и лучшие показатели стойкости к морозам и влажности, но намного тяжелее.

Прочность бетона – определяющий показатель бетонного раствора, который обуславливает задачи и условия его использования. Бетонная смесь используется повсеместно в проведении ремонтно-строительных работ частных и промышленных объектов. Рецептов приготовления бетона существует множество, состав и пропорции компонентов напрямую влияют на свойства и характеристики, а также сферу использования цементного раствора.

Прочность бетона – определяющая характеристика, которая отображается в маркировке. Непосредственно прочность определяет марку и класс раствора. Данные показатели указываются в различных ГОСТах, СНиПах, нормативных документах, определяют эксплуатационные качества и свойства бетонных элементов, конструкций, зданий и т.д.

Знание показателей прочности бетона очень важно при выполнении любых работ, так как позволяет точно выполнить расчеты, верно подобрать смесь подходящих марки и класса для конкретной задачи, будучи уверенным в прочности, надежности и долговечности элемента, конструкции. Застройщики в обязательном порядке проверяют прочность бетона на растяжение, сжатие, изгиб и т.д. прежде, чем начинать работы.

Какие показатели определяют прочность бетона:

1. Марка – значение средней прочности, обозначается буквой М, находится в пределах 50-1000, зависит от объема и качества цемента в смеси. Отображает прочность на сжатие в кгс/м2 через 28 суток после заливки. Чем больше цифра рядом с индексом, тем более прочным считается бетон и тем дороже он стоит. Высокопрочный раствор обычно более сложен в работе: быстрее застывает, трудно укладывается.
2. Класс – гарантируемая прочность на сжатие, которую бетонное изделие демонстрирует в 95% проверках, обозначается буквой В, находится в диапазоне 3.5-80, считается в МПа.

Что это такое и основные виды

Пытаясь разобраться, от чего зависит прочность бетона, что это такое и какие есть основные виды показателя, необходимо изучить все основные аспекты процесса приготовления смеси, состав, условия и особенности.

Факторы, влияющие на прочность бетона:

• Качество цемента в составе – чем более высокая марка самого вяжущего, тем прочнее будет бетон.
• Объем цемента в растворе – считается из расчета на 1 кубический метр. Качество и количество цемента взаимосвязаны – при условии большого объема и низкой марки или высокой марки и недостаточного количества результат будет не тем, который ожидается. Готовить нужно по рецепту, указанному в ГОСТе и из цемента подходящей марки.
• Объем воды – также напрямую влияет на прочность: недостаточное количество приведет к невозможности правильно уложить смесь, превышение объема способствует более быстрому прохождению процесса гидратации, что делает бетон слабее за счет появляющихся пор и трещин.
• Качество заполнителей – форма, фракция, чистота. Наполнители с шероховатой поверхностью неправильной формы обеспечивают лучшую адгезию материалов, входящих в бетон (прочность повышается), грязные частицы и гладкая поверхность понижают сцепляемость и прочность соответственно.

• Качество перемешивания компонентов – продолжительность, способ также влияют: если раствор смешивали меньшее время, чем нужно, компоненты не занимают свое место в тесте и прочность понижается.
• Порядок укладки, способ обработки стыка после перерыва в укладке – все это влияет на качество и прочность монолита.
• Вибрация – очень важный процесс, который повышает предел прочности бетона в среднем на 10-30% в сравнении с тем, что уплотнялся вручную.
• Условия твердения – температура, влажность, от чего во многом зависит прочность. Самые высокие показатели у смеси, которая твердеет во влажной среде со средней температурой, а вот в жаре и сухости раствор быстро теряет влагу, может покрываться трещинами. При температуре ниже нуля бетон вообще прекращает твердеть.
• Замерзание – если твердение дошло до определенной точки, временное замерзание монолита просто приостанавливает процесс, потом он продолжается без потерь свойств. Если же бетон замерзает на ранней стадии прохождения реакции, конечная прочность существенно понижается.

Основные виды прочности бетона:

1. Проектная – та, что указана в нормативных документах и предполагает способность монолита полностью выдерживать указанные нагрузки после того, как прошел полный срок твердения (28 суток).
2. Нормативная – та, что указана в ТУ или ГОСТе.
3. Фактическая – среднее значение, которое высчитывают по результатам проведенных испытаний.
4. Требуемая – максимально допустимый показатель для эксплуатации, который устанавливает лаборатория предприятия.
5. Распалубочная – та, при которой можно демонтировать опалубку, разбирать формы.
6. Отпускная – показатель, при котором допускается отгружать изделие потребителю.

Виды прочности касательно марки и качества: прочность бетона при сжатии, на изгиб, осевое растяжение, а также передаточная прочность.

Прочность на сжатие

В контексте данной характеристики бетон можно сравнить с камнем – он намного лучше сопротивляется сжатию, чем с растяжением. Основной критерий прочности бетона – это предел прочности на сжатие.

Для определения значения из раствора заливают образцы в виде куба, их помещают под специальный пресс. Давление постепенно увеличивается и в момент, когда образец трескается, экран прибора фиксирует значение. Расчетный показатель прочности на сжатие определяет присвоение бетону класса. Высыхает и твердеет смесь в течение 28 суток (и больше), по завершению этого срока осуществляют проверку, так как смесь уже должна достичь расчетной/проектной прочности.

Прочность на сжатие представляет собой характеристику механических свойств материала, стойкости к нагрузкам и давлению. Это показатель границы сопротивления, которое оказывает застывший раствор механическому воздействию сжатия, отображенному в кгс/см2. Наименьшей прочностью на сжатие обладает смесь М15, наибольшей – М800.

Прочность на сжатие отображается и в марке, и в классе. Класс В – это кубиковая прочность, обозначается в МПа. Марка М – предел прочности на сжатие в кгс/см2. Данные соответствия марок, классов и показателей указаны ниже в таблице.

Прочность на изгиб

Данный показатель повышается по мере увеличения цифрового обозначения марки. Обычно показатели прочности на изгиб и растяжение меньше в сравнении с нагрузочной способностью бетона. Молодой бетон демонстрирует значение 1/20, старый – 1/8. Прочность на изгиб обязательно учитывается в проектировании перед строительством.

Чтобы понять, какой уровень прочности на изгиб демонстрирует бетон, заливают заготовку в виде бруса с размерами, к примеру, 60 х 15 х 15 сантиметров (эталонный образец). Бетон заливают в формы, штыкуют, оставляют на несколько дней, потом извлекают из форм и дают полностью застыть в течение 28 суток при оптимальных условиях: температура минимум 15-20 градусов и влажность до 80-90%. Периодически образцы обкладывают сырыми опилками (их увлажняют регулярно) или поливают водой.

Когда заготовка полностью затвердевает, ее устанавливают на подпорки, которые находятся на определенном расстоянии, в центре же размещают нагрузку, постепенно ее увеличивая до тех пор, пока образец не будет разрушен.

Для этого может использоваться специальный гидравлический пресс. Размеры балки и расстояния между двумя подпорками могут отличаться.

Формула для подсчета прочности на изгиб: R изг = 0.1 PL / bh2.

Тут:

• L – это расстояние между подпорками
• Р – масса нагрузки + масса образца
• b и h – ширина и высота сечения образца (бруса)

Существенно повысить значение до определенной величины можно с помощью армирования – это сравнительно недорогой и эффективный метод.

Осевое растяжение

Данный параметр при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается вовсе. Он важен для определения способности бетона не покрываться трещинами в случае резких перепадов температуры/влажности. Растяжение – это некоторая составляющая прочности на изгиб.

Значение осевого растяжения определяется довольно трудно. Один из используемых способов – растяжение образцов балок на предусмотренном для этого специальном оборудования. Бетонный монолит разрушается и от воздействия двух противоположных растягивающих сил. Способность противостоять осевому растяжению играет важную роль в приготовлении бетона, который используется для дорожного покрытия и резервуаров, где трещины просто недопустимы.

Данный показатель обозначается буквами Bt, находится в диапазоне 0.4-6 МПа.

Передаточная прочность

Данный вид прочности – это нормируемый показатель напряженных элементов при передаче на него напряжения от армирующих деталей. Прочность передаточная указывается в нормативных документах и ТУ для отдельного вида изделий. Обычно назначается минимум 70% проектной марки, напрямую зависит от свойств арматуры.

Рекомендуемым значением считается минимум 15-20 МПа с учетом вида армирования. Если обозначать передаточную прочность, то это показатель, который демонстрирует уровень, при котором армировочные стержни не проскальзывают с кондукторов при снятии.

Минимальная величина Rbp обеспечивает трещиностойкость и прочность изделия при обжатии, перевозке и подъеме. Чем ниже Rbp, тем большими будут потери от ползучести и выше сила обжатия. Но чем выше Rbp, тем длительнее должна быть термообработка, тем дороже обходится конструкция. По опыту многие мастера указывают, что оптимальной Rbp считается 0.7 В.

Методы определения прочности

Понимая, как определить прочность бетона, можно более точно составлять проектную документацию, выполнять расчеты для тех или иных конструкций. Как правило, прочность бетона определяют в условиях лаборатории, с использованием специальных приборов, на контрольных образцах и отобранных пробах. Испытания контролируются и регламентируются по ГОСТу, принятому для того или иного вида бетонной смеси.

Кроме того, прочность бетона определяется на строительном объекте в процессе выполнения работ, что позволяет контролировать качество смеси.

Основных методов определения прочности бетона существует два: разрушающие и неразрушающие. Обычно прочность бетона в промежуточном возрасте не определяется, чаще всего используют уже застывшие образцы или куски монолита.

Разрушающий способ

Данная группа методов требует разрушения опытного образца, который готовится из контрольной пробы бетонного раствора либо же изымается из монолита алмазным буром. Выпиленные цилиндры или залитые кубики раздавливаются под прессом. Нагрузку повышают непрерывно, равномерно в течение не очень длительного времени, пока контрольный образец не разрушится. Результаты критических нагрузок фиксируют, дальше считают показатели.

Разрушающий метод – наиболее точный из всех, используемых для определения прочности бетона. Так, обследование здания способом раздавливания бетонных проб позволяет определить прочность монолита на сжатие. По действующим СНиПам, это обязательная процедура до сдачи сооружения в эксплуатацию.

Неразрушающий способ

Эта группа методов не требует разрушения образцов и вообще может не предполагать их использования. Испытания осуществляют с применением разных инструментов и приборов.

Виды неразрушающих методов исследования по типу применяемых инструментов:

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

Способ ударного воздействия базируется на применении силового воздействия ударного типа к бетонной поверхности.

Три основных способа исследования прочности ударом:

• Упругий отскок – определяется величина отскока от монолита бойка ударника.
• Метод ударного импульса – фиксируется сила удара и появляющаяся при этом энергия.
• Пластическая деформация – силовое воздействие на бетонный монолит прибором с закрепленными на его ударной поверхности штампов в виде диска или шарика. В соответствии с глубиной отпечатков удара считают прочность.

Частичное разрушение предполагает местное воздействие на бетонный монолит и повреждает его несильно.

Методы частичного разрушения:

• Скалыванием – предполагает механическое скользящее воздействие на ребро конструкции с фиксацией усилий, которые провоцируют откалывание участка.
• На отрыв – заключается в прикреплении к участку монолита металлического диска на специальный клей, а потом его отрыв. Необходимое для разрушения материала усилие фиксируют, используют для вычислений показателя прочности.
• Отрыв со скалыванием – дает больше точности: на участке монолита закрепляют анкерные устройства, потом их отрывают.

Ультразвуковое исследование предполагает использование специального прибора, который выдает ультразвуковые волны. В процессе определяется скорость ультразвука, который проходит через бетонную конструкцию. Таким образом исследуются как поверхность бетона, так и его глубинные слои. Но есть погрешность в расчетах.

Классификация и применение бетонов

Деление бетона на виды достаточно условное. Как правило, легкими считают бетоны марок М10-М200, обычными М250-М400, тяжелыми М450 и выше.

Наиболее распространенные марки бетона и его применение:

• М100 – обычно выбирают для подбетонки, различных подготовительных работ, когда важно просто сцепить между собой зерна гравийно-песчаной подушки.
• М150 – состав более крепкий, из него делают отмостки, тротуары, цементные стяжки, ЖБИ малого размера.
• М200 – популярная марка для произведения работ в частном строительстве, подходит для небольших фундаментов, ненагруженных стен в малоэтажном строительстве.
• М250 – актуален для создания лестничных маршей, опорных/несущих конструкций.
• М300 – самый популярный бетон в строительстве, используется в любых работах (от создания основания для тяжелых домов до заливки монолитных перекрытий, стен).
• М350 – прочный бетон, который подходит для создания конструкций с повышенными нагрузками (балки, колонны и т.д.).
• М400 и выше марки применяются для создания особых конструкций специальных объектов – гидротехнические сооружения, военные объекты и т.д.

Виды бетона по плотности:

1. Легкий (облегченный) – производится с включением в состав пористых заполнителей (туф, пемза, керамзит): крупнопористый, ячеистый бетоны, газо/пенобетон и т.д. Плотность до 1200 кг/м3, используются в малоэтажном строительстве, актуальных для утепления, отличаются сравнительно невысокой прочностью.
2. Тяжелый бетон – производится с введением в состав горных пород (диабаз, гранит, известняк), плотность равна 1800-2500 кг/м3. Применяется для железобетонных, бетонных конструкций гражданских, промышленных зданий, для создания транспортных и гидротехнических объектов в том числе.
3. Особо тяжелый бетон – готовится с использованием железной руды, опилок, стружки. Актуальна смесь для строительства специальных объектов, способных противостоять радиоактивному излучению, плотность выше 2500 кг/м3.

Виды бетона по классу морозостойкости:

• F15 – подходит для внутренних работ (создание перегородок, заливка пола и т.д.)
• F25 – самое малое значение для кладки внешних стен отапливаемых зданий.
• F50 и более – подходит для фундамента в регионах со средним морозом.

Водостойкость бетона обозначается буквой W, может варьироваться в пределах W2-W20, говорит о максимальном давлении водяного столба, которое способен выдержать бетон, единицы измерения атм•10-1.