Марки и классы 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/см²) эталонных образцов-кубов.

За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см) 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. Назнача­
ется для бетона, подвергающегося многократному воздействию отри­цательных температур.

Проектная марка бетона по водонепроницаемости характеризу­ется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см²), 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 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.

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 прочност и при сжатии, а предел прочности при изгибе - 1/6- 1/10.

Проектные марки тяжелого бетона по прочности на сжатие: М50, М75, М100, М150, М200, М250, МЗОО, М350, М400, М450, М500,

М600, М700, М800. Марки М250, М350 и М450 применяют при усло­вии, что это приводит к экономии цемента. Бетоны высоких марок (М500-М800) 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.

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

Коэффициент вариации прочности бетона (%) вычисляют по фор­муле

v = S/R,

где S - среднее квадратичное отклонение частных результатов испы­тания от средней прочности R, определяемой по формуле

(10.7)

Средняя же прочность равна R = Шп,

где R - предел прочности отдельного образца; п - число испытанных образцов.

В идеальном случае " для абсолютно однородного" бетона S = 0 и v = 0. Определяют коэффициенты вариации прочности бетона: внут- рисерийный для партии изделий (v_n) и общий за анализируемый пе­риод (v_tf) продолжительностью 1-2 мес. Неудовлетворительная одно­родность бетона характеризуется значениями v_fl > 16%. На предпри­ятиях с хорошо налаженной технологией значение v„ не превышает

7-10%.

От коэффициента вариации зависит требуемая прочность бетона, следовательно, расход цемента в бетоне и его экономические пока­затели,

Нормативную кубковую прочность бетона R^H принимают рав­ной:

R" =м{\-\, 64у), (Ю.9)

откуда проектная марка бетона М равна:

(10.10)

1-1, 641/

При v = 0, 07 величина А/= 1, 12/? ", а при v = 0, 14 - М = 1, ЗЛ" и расход цемента в бетоне возрастает на 15-20%.

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,

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 (МПа): Bl; Bl, 5; В2; В2, 5; В3, 5; В5; В7, 5; В10; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

Например, класс бетона ВЗО следует понимать так, что с вероят­ностью 0, 95 при определении Л_сж в любом сечении конструкции будет результат 30 МПа и более и только в 5% случаях можно ожи­дать менее 30 МПа.

Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13, 5% следует при­нять R^^p =£ /0, 778, например, для класса В5 средняя прочность будет Rg^p = 6, 43 МПа.

Прочность и твердение бетона. Прочность бетона нарастает з 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) показан на рис. 10.11. Приближен­но можно считать, что прочность бетона со временем увеличивается примерно по логарифмическому закону:

lg 28

где R,, - прочность бетона в возрасте п сут (не менее трех суток); Яя - марка бетона; п - 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

Рис. 10.11. Нарастание прочности бетонов в нормальных условиях твердения Время нормального твердения, сут.

условиях твердения имеет низкую начальную прочность и только через 7-14 сут приобретает 60-80% марочной прочности. Прочность у 3-х месячных образцов примерно на 25%, а у 12-месячных - на 75% выше чем У^я-