Механические свойства бетона кратко

Обновлено: 08.07.2024

Бетон – самый популярный и распространенный строительный материал в мире. Ни одно строительство – будь то заливка фундамента для частного дома или возведение монолитных железобетонных конструкций – не обходится без бетона. Не говоря уже о производственном секторе (тротуарная плитка, бордюрный камень, столбы, сваи, плиты перекрытия и прочие бетонные изделия), где бетон играет основную роль.

Характеристики бетона позволяют использовать его в самых разных строительных сферах. По прочности он практически не уступает природному камню, а по некоторым характеристикам и вовсе превосходит его. Существует много разновидностей бетона, которые определяются маркой и классом. Но в рамках сегодняшней статьи эти показатели бетона рассматривать не будем, а всецело сосредоточимся на его основных и второстепенных характеристиках. Также затронем тему возможного повышения характеристик с помощью современных добавок.

Коротко о составе, марке цемента и классе бетона

щебень (гравийный, гранитный или известняковый);
цемент (обычно, это портландцемент марки от М100 до М500);
песок (речной или карьерный);
вода (желательно водопроводная);
различные добавки, повышающие физические и химические свойства бетона.

Что касается марки цемента и класса бетона, то это взаимозависимые понятия. Например, марка бетона М100 соответствует классу В7,5 (прочность – 98 кгс/м 2 ), а привычный М400 по прочностным характеристикам отвечает классу В30 (прочность – 393 кгс/м 2 ) и т.д. Тут главное запомнить: чем выше марка бетона, тем выше его класс и, соответственно, характеристики прочности.

Однако стоит также учитывать, что физические свойства бетона зависят не только от марки цемента, но и от других важных факторов, среди которых:

пропорций материалов в составе;
качества используемого щебня, песка, цемента и воды;
технологии приготовления бетона;
количества, качества и вида добавок, используемых для повышения основных характеристик.

Основные и второстепенные характеристики бетона

Характеристики бетона условно делят на основные и второстепенные, но многие считают, что все показатели в равной степени важны и необходимы. Характеристики бетона:

Прочность (особенно на растяжение при изгибе).
Плотность.
Усадка.
Структура (пористость).
Вес.
Водостойкость.
Морозостойкость и другие характеристики (звукоизоляционные свойства, теплопроводимость, устойчивость к агрессивным веществам, пожароустойчивость и т.д.)

Рассмотрим каждую характеристику бетона отдельно.

Характеристики прочности

Прочность считается основной характеристикой бетона (измеряется в кгс/м 2 ). И речь, прежде всего, о прочности на растяжение при изгибе. Прочность зависит от многих факторов, но значительную роль играет качество используемых материалов и пропорции. Рассчитывается прочность двумя методами:

Разрушающий метод контроля, когда берут высохший кубик бетона, ставят под пресс и сжимают до момента разрушения. Сила, потраченная на разрушение бетонного образца, и есть показатель прочности.
Неразрушающий метод. Используется постфактум, то есть при измерении прочностных характеристик уже готовой бетонной конструкции. Прочность измеряют либо молотком Физделя, либо молотком Кашкарова, либо пистолетом ЦНИИСК. Реже применяется методика скалывания ребра бетонной конструкции.

Если рассматривать бетон и его свойства, то первым делом обращают внимание именно на прочность, которая выражается в кгс/м 2 .

Плотность бетона

заполнителя;
марки цемента;
пропорций;
размера песчинок и типа гравийного заполнителя;
количества и качества воды;
условий набора прочности (условия высыхания);
используемых добавок.

По этому параметру бетон делится на:

Особо легкий – меньше 500 кг/м 3 ;
Легкий, когда показатель плотности варьируются от 500 до 2000 кг/м 3 ;
Тяжелый бетон имеет плотность от 2000 до 2500 кг/м 3 ;
Особо тяжелый – плотность от 2500 кг/м 3 и выше.

К особо легким бетонам относят: вермикулитобетон, газобетон, газосиликат, пенобетон, пеносиликат, газозолобетон. К легким: аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, керамзитобетон и т.д. Тяжелый бетон – это всегда смесь на щебне или гравии, а особо тяжелый – железобетон, при создании которого используют армирующую сетку из арматуры различного диаметра.

Усадка бетона

Усадка бетона считается одним из важных параметров, поскольку от него зависит количество и глубина трещин, которые появятся в процессе высыхания конструкции (период высыхания – не менее 28 дней). Чем больше усадка бетона, тем выше вероятность образования трещин, что повлияет на срок эксплуатации готовой конструкции.

Структура (пористость)

Пористость бетона наряду с прочностью считается одной из основных характеристик. С точки зрения структуры выделяют 4 типа бетона:

Слитный (плотный), когда все межзерновое пространство занято вяжущим материалом (цемент). Этот тип бетона отличается повышенной морозо- и водостойкостью.
Крупнопористый бетон, когда пустоты наполнены воздухом.
Поризованный бетон, когда пустоты в межзерновом пространстве заполнены легкими заполнителями (газом или пеной).
Ячеистый бетон, когда пустоты создаются намеренно с помощью специальных порообразующих добавок.

К параметру пористости в частном строительстве относятся негативно, считая, что излишнее количество пустот ослабляет будущую конструкцию. И это правда, однако пористость нельзя воспринимать негативно, поскольку этот параметр регулируется в зависимости от назначения и условий эксплуатации будущей постройки, конструкции или бетонного изделия.

Вес бетона

Вес бетонной смеси полностью зависит от наполнителя. Измеряется в соотношении массы смеси на 1 м 3 . По весу бетон делят на:

В свою очередь вес бетонной смеси зависит от таких параметров, как прочность и плотность. Также значение имеет вид крупного наполнителя (гравийный, известняковый или гранитный щебень). Это основные свойства бетона.

Водостойскость, морозостойкость и прочие характеристики бетона

Водостойкость или водонепроницаемость также считается одним из важных параметров, особенно при строительстве гидротехнических сооружений (бетонирование водных каналов, строительство плотин, пирсов, маяков, тоннелей и т.д.) Определяют уровень водостойкости с помощью теста, схожего с методом определения прочности. Вырезают два кубика бетона, один из них ставят под пресс, а второй помещают в воду, давая ему напитаться влагой, после чего тоже подвергают испытанию под прессом.

Морозостойкость – способность бетона длительное время выдерживать минусовые температуры или их перепады без деформирования и разрушения. На этот параметр частично влияет пористость. Есть и другие параметры, например:

теплопроводность – свойство передавать тепло;
звукоизоляционные свойства;
устойчивость к кислотам и щелочам;
пожароустойчивость и т.д.

Стоит ли использовать бетон, технические характеристики которого не отвечают значениям и стандартам, прописанным в проектной документации? Конечно же, нет, поэтому для усиления основных и второстепенных характеристик используют специальные добавки.

Добавки для бетонной смеси MicroArm, PoliArm и X-Mesh

Добавки бывают разными: от пластификаторов, повышающих пластичность, обтекаемость и скорость высыхания, до различных армирующих составов. Однако сегодня есть и универсальные добавки, которые одновременно повышают все характеристики бетона. Речь, конечно же, о фиброволокне или фибре.

Фибра также бывает разной (стальная, базальтовая, стекловолоконная), но наиболее распространенный, эффективный и дешевый вид фиброволокна – полипропиленовые микроволокна. Рассмотрим три варианта полипропиленовой фибры, которые чаще всего используются как в частном, так и в промышленном строительстве.

Фибра MicroArm – экструдированные микроволокна из первичного полипропилена длиной от 2 до 18 мм, которые создают целостную матричную сетку внутри бетонной смеси, значительно повышая основные и второстепенные характеристики бетона. Что дает MicroArm:

повышает прочностные свойства бетона на 27% (до 296,5 кгс/м 2 );
существенно снижает вероятность появления трещин при усадке (до 70%);
также повышается морозостойкость до 35 МПа;
на 35% повышается прочность на растяжение при изгибе (до 42,8 кгс/м 2 );
существенно повышается водонепроницаемость с 2 W до 6 W;
кроме того MicroArm предотвращает истираемость бетона и расслоение бетонной смеси.

Использовать полипропиленовое микроволокно MicroArm можно в любых строительных проектах: заливка полов (в том числе промышленных), производство бетонных изделий, строительство монолитных конструкций, внутренняя и внешняя отделка и т.д. Сфера использования не ограничена.

Фибра PoliArm – синтетическое структурное макроволокно длиной от 25 до 55 мм, которое используется преимущественно в крупном промышленном и гражданском строительстве (промышленные полы, аэродромные и дорожные покрытия, бетонные элементы жилых и промышленных зданий, туннели, дороги и прочие монолитные конструкции). Особенности:

повышение показателя прочности на растяжение при изгибе до 40 МПа;
снижение водопоглащения мелкозернистого бетона до 4% вместо 7%;
существенное повышение ударной прочности;
снижается водоотделение и истираемость (до 0,55 г/см 2 );
бетонная смесь меньше расслаивается и равномерно высыхает даже при несоблюдении технологии;
кроме прочего, снижается удельный вес бетонной конструкции, что особо актуально для монолитных межэтажных перекрытий.

Также стоит заметить, что PoliArm в равной степени повышает свойства бетона и железобетона, поскольку эта добавка может использоваться совместно с классическими армирующими материалами (арматурная сетка).

Фибра X-Mesh – скрученные синтетические высокопрочные макроволокна из сополимера полипропилена длиной от 23 до 54 мм. Этот вид фиброволокна обрабатывается специальными растворами, повышающими адгезию с бетонной смесью. Особенности:

снижается расслаивание, усадка и вероятность появления трещин;
увеличивается прочность на растяжении при изгибе, а также ударопрочность;
огнестойкость;
снижение веса бетонной конструкции;
устойчивость к перепадам температур и агрессивным веществам.

Фибра X-Mesh создает плотную матричную сетку внутри бетонной смеси, что делает конструкцию монолитной, а значит, более прочной. Может использоваться совместно с другими армирующими материалами.

Характеристик бетона нужно учитывать всегда, при любом виде строительства. И по возможности увеличивать их, добавляя в смесь фиброволокна согласно инструкции. Фибра улучшит основные и второстепенные характеристики бетона и повлияет на срок эксплуатации бетонной конструкции.

Прочность — свойство бетона сопротивляться разрушению от действия внешних нагрузок — характеризуется прочностью цементного камня и его сцепления с заполнителем. Как уже отмечалось, бетон относится к материалам, которые хорошо воспринимают сжимающие усилия и плохо сопротивляются растяжению. Поэтому строительные конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал нагрузки сжатия. Для восприятия растягивающих нагрузок конструкции армируют. Арматура обладает высоким сопротивлением растяжению.

Разрушение бетона начинается с разрушения наименее прочной составляющей — цементного камня или зоны контакта цементного камня и заполнителя. Испытания образцов под нагрузкой показывают, что в зависимости от свойств цементного камня и заполнителя возможны следующие случаи разрушения образцов:
— если прочность заполнителя выше прочности цементного камня, разрушение происходит по цементному камню и не затрагивает крупный заполнитель;
— если прочность цементного камня выше прочности заполнителя, разрушение происходит по заполнителю.

Большое влияние на прочность бетона оказывают плотность и однородность цементного камня. Вследствие неоднородности материала в бетоне появляются зоны высокой концентрации напряжений, которые приводят к образованию трещин. Процесс разрушения бетона очень сложен. Советские ученые О. Я- Берг, А. Е. Шейкин, Б. Г. Скрамтаев и другие разработали ряд рабочих гипотез, позволяющих достаточно точно описать явление разрушения бетона.

Определить прочность бетона можно как на образцах, так и непосредственно в изделиях и конструкциях. Образцы для испытаний могут изготовляться из бетонной смеси, а также извлекаться сверлением и пилением из затвердевшего бетона. Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 10180—78.

Образцы изготовляют и хранят в условиях, близких к условиям твердения конструкции или сооружения. Прочность определяют, испытывая кубы с ребрами 7, 10, 15 и 20 см или цилиндры диаметром (D) 7, 10, 15 и 20 см и высотой, равной двум диаметрам (H=2D).

При определении прочности на сжатие R6 за эталон (образец базового размера) принимают куб с ребром 15 см/

Рис. 1. Схема разрушения бетонных образцов по цементному камню (а) и с разрывом зерен заполнителя (б)

Прочность и класс бетона находятся округленно в следующих соотношениях: В7,5 соответствует прочности 10 МПа; В10 — 15 МПа; В15 —20; В25 — 30; В35 — 40; В40 — 50; В45— 60 МПа.

Рассмотрим факторы, влияющие на прочность бетона.
1. Водоцементное отношение В/Ц, которое характеризует пористость цементного камня в бетоне. С увеличением количества воды, взятой для приготовления бетонной смеси, при одном и том же количестве цемента прочность бетона снижается (рис. 2). Объясняется это тем, что для твердения цемента требуется 20…25% воды от его массы, что соответствует В/Ц=0,2…0,25. Но такая смесь получается сухой и трудноукладываемой. Поэтому для повышения удобоукладываемости расход воды увеличивают. Избыток воды испаряется, оставляя воздушные поры, которые ослабляют прочность цементного камня. Для монолитного строительства требуется использование бетонных смесей достаточно высокой подвижности. Это позволяет облегчить ее укладку. Для бетонов на плотных заполнителях В/Ц принимается 0,4…0,6, а для бетонов на пористых легких заполнителях — 0,5…0,7.
2. Качество заполнителя и цемента. Материалы подразделяют на высококачественные (щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и зернового состава, портландцемент высокой активности), рядовые и низкого качества (крупный заполнитель низкой прочности, мелкие пески с содержанием пыли и органических примесей, цементы низкой активности). Высокопрочные бетоны можно получать только с использованием высококачественных заполнителей и высокомарочных цементов. Снижение качества заполнителей непременно приводит к резкому снижению физико-механических и эксплуатационных характеристик бетонов и конструкций в целом.
3. Форма зерен заполнителя. Зерна с более окатанной поверхностью обладают меньшим сцеплением с цементным камнем по сравнению с зернами остроугольной неправильной формы.
4. Степень однородного перемешивания составляющих.
5. Условия транспортирования и уплотнения. При транспортировании и укладке бетонная смесь не должна высыхать, замерзать, чрезмерно увлажняться и расслаиваться, т. е. крупный заполнитель не должен оседать, а цементное тесто и вода подниматься на поверхность.
6. Условия твердения: влажность и температура окружающей среды. Для нормального твердения бетонов на портландцементе и других гидравлических вяжущих требуется высокая влажность, при которой вода из бетона не будет испаряться. Влажные условия твердения создают поливкой бетонных конструкций водой, покрытием специальными эмульсиями и пленками, предотвращающими испарение воды из бетона.

Набор прочности во времени происходит за счет увеличения прочности цементного камня и сил сцепления между цементным камнем и заполнителем. После укладки бетона в конструкцию в начальный период прочность растет интенсивно, а в последующем замедляется.

Влияние температуры на набор прочности бетона рассмотрим на графике: повышение температуры значительно ускоряет набор прочности (кривая 2), а понижение (кривая 3)—замедляет. Особое влияние на набор прочности оказывает раннее замораживание бетонной смеси (кривая 4). Оттаявшая бетонная смесь плохо набирает прочность, что приводит к опасным последствиям: если бетон не наберет достаточной прочности, конструкция может разрушиться.

Рис. 3. Влияние температуры окружающей среды на интенсивность набора прочности бетона: / — при 15…20° С, 2 —при 40° С, 3 — при 12° С, 4 — при замораживании и дальнейшем оттаивании ных включений удаляется. Качество уплотнения оценивают коэффициентом уплотнения /Супл=р/ер, где q — действительная плотность, qp — расчетная. Обычно /(уш]=0,97…0,98.

Водонепроницаемость зависит от пористости и структуры пор (замкнутые, капиллярные или сообщающиеся) бетона. Микропоры и капилляры размером более Ю-5 см доступны для фильтрации воды. Пористость бетона уменьшается при понижении В/Ц, увеличении гидратации цемента, применении вибрации при укладке смеси.

Испытания на водонепроницаемость (ГОСТ 1273.5—84) проводят на образцах-цилиндрах, диаметр и высота которых равны 150 мм. Подготовленные образцы устанавливают в испытательный прибор, в котором к нижней поверхности образца подводится под заданным давлением вода. Наблюдая за верхней плоскостью, фиксируют момент начала просачивания воды через бетон. Испытания начинают при давлении 0,1 МПа, а затем его повышают по 0,1 МПа через каждые 8 ч.

В некоторых случаях к бетонам предъявляют требования по газопроницаемости, так как газы существенно влияют на протекание процессов коррозии бетона и стали.

Для повышения непроницаемости бетоны пропитывают специальными составами; вводят в смеси специальные вещества из термопластичных полимеров; покрывают поверхности бетона пленкообразующими составами; пропитывают бетон мономером с последующей его полимеризацией. Все эти средства повышают непроницаемость бетонов и повышают их долговечность и эксплуатационную стойкость.

Морозостойкость — способность бетона выдерживать многократное замораживание и оттаивание. Перед испытаниями бетон насыщают водой. При замерзании вода в порах бетона увеличивается в объеме на 9% и вызывает большие внутренние напряжения, которые постепенно разрушают его структуру: сначала образуются мелкие трещины и разрушаются поверхностные слои, а затем и более глубокие.

Морозостойкость оценивают по числу циклов замораживания и оттаивания, при которых масса образца изменяется не более чем на 5%, а его прочность снижается не более чем на 15%.

При испытании кубы замораживают в течение 4 ч (не менее) при температуре —15° С, затем оттаивают их в ванне с водой при /=15…20° С также не менее 4 ч. Ускоренный способ предусматривает замораживание образцов при t=—50° С. По морозостойкости тяжелые бетоны делят на следующие марки: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500 (цифры обозначают число циклов замораживания и оттаивания). Для мелкозернистых и легких бетонов кроме указанных введены марки F25 и F35, а для ячеистых — F15.

Для повышения морозостойкости в бетонную смесь вводят воздухововлекающие добавки, которые способствуют образованию в бетоне воздушных пор. В порах замерзшая вода перераспределяется и внутреннее давление снижается.

Морозостойкость повышается также при увеличении плотности бетона и снижении В/Ц.

В настоящее время созданы бетоны с морозостойкостью 600…800 циклов (например, уплотненные прессованием бетоны на мелкозернистых заполнителях—песках).

Современная технология позволяет получать бетон высокой плотности, обеспечивающей низкую водопроницаемость и соответственно высокую морозостойкость. Такие бетоны необходимы для сооружения плотин, дорожных покрытий, резервуаров и др.

В зависимости от величины объемного веса различают бетоны

тяжелые (2 200—2 400 кг/м3) и легкие (1 200—1 800 кг/м3).
ячеистые бетоны имеют объемный вес от 300 до 1 000 кг/м3.

Прочность

Основное требование, предъявляемое к бетону или раствору, — получение им в определенный срок (обычно 28 дней) заданной прочности на сжатие. В зависимости от прочности на сжатие бетоны и растворы разделяются на ряд марок. Марка бетона и раствора обычно назначается в проекте сооружения или конструкции.

Марка бетона

Марка бетона или раствора означает величину разрушающей нагрузки в килограммах, приходящейся на 1 см2 площади поперечного сечения испытываемого на сжатие стандартного образца (куба), изготовленного из данного бетона или раствора, и выражается в кг/см2. Для характеристики бетонов и растворов принимается прочность на сжатие в возрасте 28 дней.

Строительными нормами и правилами предусматриваются следующие марки:

тяжелых бетонов — 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200. 300, 400, 500 и 600 кг/см2
легких бетонов — 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150 и 200 кг/см2
растворов — 0, 2, 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200 кг/см2.

Марка раствора 0 установлена для определения прочности кладки на свежем, еще не окрепшем растворе и на свежеоттаявшем растворе при производстве кладки методом замораживания.
Марки растворов 150 и 200 применяются для гидротехнических и лругих специальных работ.

Бетоны и растворы плохо сопротивляются растягивающим усилиям. Прочность бетонов и растворов на сжатие значительно (в 5—10 раз) превосходит их прочность на растяжение.

На прочность бетонов и растворов оказывают влияние:

а) активность цемента или другого вяжущего; %
б) качество заполнителей;
в) количество воды;
г) условия приготовления и выдерживания бетона;
д) возраст.

Чем выше активность вяжущего, тем выше прочность бетона.

Большое значение имеют чистота заполнителей, отсутствие в них посторонних примесей (глины, ила и др.). При применении загрязненных заполнителей прочность бетона уменьшается.

В некоторых случаях примеси вызывают изменение объема затвердевшего бетона (например, глины, набухающие от воды) или образование таких соединений с цементом, которые разрушают бетон (например, сернокислые соединения).

Неправильная форма и шероховатая поверхность заполнителя обеспечивают лучшее сцепление его с цементным тестом и поэтому дают более высокую прочность, чем при заполнителях с круглой формой и окатанной поверхностью зерен.

Качество заполнителей характеризуется также крупностью зерен и соотношением между количествами частиц различной крупности (зерновой состав).

Заполнитель, состоящий из зерен одинакового размера, имеет наибольшую пустотность и наименьшую плотность, а состоящий из зерен заполнителя разного размера — наибольшую плотность.

Увеличение пористости (пустотности) влечет за собой уменьшение объемного веса материала и, наоборот, уменьшение пористости приводит к увеличению объемного веса. Например, 1 м3 песка с зернами диаметром 1 мм весит около 1400 кг, а с зернами от 0,15 до 5 мм —1600 — 1 700 кг.

Раствор из цемента и песка с зернами разных размеров имеет большую плотность и прочность.

Кроме того, для изготовления такого раствора требуется меньше вяжущего, так как пустотность его ниже.

На качество бетона или раствора влияет также прочность заполнителя (в куске). Прочность заполнителей из твердых пород должна превышать требуемую прочность бетона не менее чем на 25—50%. Если в качестве заполнителя применяется материал (кирпичный щебень, шлак и т. п.) с низкой прочностью, то прочность бетона будет зависеть в значительной мере не только от марки цемента, а от прочности этих заполнителей.

Количество воды в бетонной смеси или растворе определяется водоцементным отношением (В/Ц), т. е. отношением веса воды к весу цемента. При этом учитывается только свободная (не поглощенная заполнителями) вода. Доказано, что с увеличением водоцементного отношения выше некоторого минимального предела прочность бетона понижается.

Объяснение этого явления заключается в том, что цемент соединяется с водой, составляющей всего 10—20% его веса.

Но если приготовить бетонную смесь с таким водоцементным отношением (в пределах 0,1— 0,2). то такая смесь будет почти сухой, ее трудно будет! хорошо перемешан, и плотно уложить и формы. Поэтому практически при приготовлении бетонных смесей и растворов приходится брать значительно больше воды. В жестких бетонных смесях В/Ц = 0,35—0,45, в пластичных—0,5—0,75.

Взаимодействие цемента с водой в бетоне начинается с поверхности цементных зерен, и только постепенно вода проникает внутрь их. Избыточная вода с течением времени испаряется, оставляя воздушные поры, и цементный камень в бетоне ослабляется. Поэтому прочность бетона (или раствора) будет тем меньше, чем выше пористость цементного камня, т. е. чем больше было взято воды для приготовления бетонной смеси.

В известковых и гипсовых растворах отношение количества воды к весу извести или гипса определяется водоизвестковым и водогипсовым отношением, которые играют сходную с водоцементным отношением роль.

Особое значение для прочности бетона имеют тщательность перемешивания и способ укладки бетонной смеси.

Только при механизированном перемешивании может быть достигнута необходимая однородная чость бетонной смеси. Укладывать ее следует при помощи вибраторов, это повышает прочность бетона на 20—30% по сравнению с бетонами, уложенными ручным способом.

На прочность бетона оказывают влияние так же условия выдерживания свежеуложенного бетона. Наиболее благоприятными являются влажные условия выдерживания при температуре от + 15 до+20°. Снижение температуры твердения бетона сильно замедляет процесс нарастания прочности бетона и раствора. При температуре 0° и ниже твердение бетона и раствора, приготовленных на чистой воде (без добавок солей), прекращается и возобновляется только после оттаивания. При этом происходит некоторая потеря бетоном прочности.

Выше было отмечено, что расчетная прочность бетонов и растворов принимается в возрасте 28 дней. Однако рост прочности бетонов и растворов продолжается и за пределами этого периода, но более замедленными темпами. В ряде случаев приходится предъявлять требования к прочности бетонов и растворов в более раннем возрасте. Примерный рост прочности бетона на портландцементе в зависимости от возраста показан в табл. 1.

Бетон- это искусственный камневидный материал, получаемый в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего, воды и заполнителей.

Бетон должен обладать достаточной прочностью, хорошим сцеплением с арматурой и плотностью, которая обеспечивает защиту арматуры от коррозии и долговечность конструкции.

В зависимости от объемной массы (плотности) различают бетоны на плотных заполнителях (тяжёлый бетон), ячеистый, на пористых заполнителях (лёгкий бетон). Наиболее широкое применения в строительстве получили тяжёлые бетоны плотностью Д2200-Д2500 кг/м3. Прочность тяжёлого бетона достигает до – 80мПа и выше.

Бетоны плотностью более 2500 кг/м3 относятся к особотяжёлым.Они используются для зашиты от радиации и приготовляются с применением особых видов заполнителей с повышенной плотностью.

Бетон на пористых заполнителях имеет плотность не больше Д220 кг/м3. Прочность такого бетона обычно не превышает 40-50 мПа. Пористыми заполнителями являются керамзит и др.

Благодаря меньшей звуко и теплопроводности бетона на пористых заполнителях, он широко применяется в гражданском строительстве. Малая плотность делает особенно целесообразным его применение при строительстве инженерных сооружений.

К ячеистым бетонам относятся газо и пенобетон. Прочность такого бетона- 15мПа.

В конструкциях с повышенной t-рой - мартеновские. цеха, дымовые трубы, применяют жаростойкие бетоны.

Прочность бетона

Бетон имеет различную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. В связи с этим различают несколько характеристик прочности бетона.

Для суждения о прочности бетона учитываемые показатели, выбираемые при проектировании конструкций, называются классом и маркой бетона.

В зависимости от назначения и условий работы ж/б конструкций устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются:

a) Класс бетона по прочности на сжатие B (beton) фр.- должен устанавливаться в проекте во всех случаях;

b) Класс прочности на осевое растяжение Bt; должен назначаться в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение.

c) Марка по морозостойкости F; должна назначаться для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременном замораживании и оттаивания. Число после буквы F соответствует

d) количеству выдержанных циклов замораживания и оттаивания в водонасыщинном состоянии.

e) Марка по водонепроницаемости W; должна назначаться для конструкций, которым предъявляются требования непроницаемости. (число после буквы Wсоответствует наибольшему давлению воды в км/см2 при котором ещё не наблюдается просачивания воды через бетон).

f) Марка по средней плотности Д; должна назначаться для конструкций, к которым предъявляются требования определенной плотности. (число после буквы Д соответствует средней плотности бетона в кг/м3)

Для ж/б конструкций д. предусматривается следующие классы и марки бетона:

а) Класс бетона по прочности на сжатие:

Тяжёлые бетоны – В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50;

Лёгкие бетоны при марке по средней плотности:

Д800 – В2,5; В3,5; В5; В7,5

Д1000 - В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10

Допускается применять промежуточные классы бетона по прочности на сжатие В3;

В4; В6; В22,5; В27,5;

б)Кл. по прочности на растяжение Bt

Тяжёлые , мелкозернистые и лёгкие бетоны - Bt 0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2. Для бетонов других видов класс по прочности на растяжение не назначается

в) Марка по морозостойкости F:

тяжёлые и мелко зернистые бетоны: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500.

Лёгкие: F25; F35; F50; F75; F100; F150; F500.

Ячеистые: F25; F35; F50; F75; F100.

г) Марки по водонепроницаемости W:

Тяжёлые, мелкозернистые и лёгкие бетоны: W2; W4; W6; W8; W10; W12.

Для бетонов др. видов марки по водонепроницаемости не назначаются;

Марки по средней плотности Д:

Тяжёлые бетоны Д2300; Д2400; Д2500;

Лёгкие бетоны: Д800; Д900; Д1000; Д1700; Д1800; Д1900; Д2000; Д2100.

Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие, назначается при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загружения конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.

Рекомендуется принимать класс бетона по прочности на сжатие:

для ж/б элементов из тяжелого и лёгкого бетона, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки не нижи В15;

для ж/б элементов из тяжёлого и лёгкого бетона не ниже В15;

для сильно нагруженных, сжатых стержней (например: для колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, и для колонн нижних этажей многоэтажных зданий) предел прочности призмы не ниже В25.

Призменная прочность бетона Rbn.

Прочность бетона при растяжении Rbtn

Деформация бетона под нагрузкой.

1) Ползучесть бетона.

Деформация бетона под нагрузкой обусловлены его специфической структурой. Свойства бетона увеличивать деформации под действием длительно приложенной нагрузки, называется ползучестью бетона. При расчётах это явление необходимо учитывать определенными коэффициентами.

Усадка бетона.

Усадкой называется свойство бетона уменьшаться в объеме при твердении на воздухе. При неравномерной усадке могут появиться трещины. Усадочные напряжения снижаются при соответствующем подборе состава бетона, путём увлажнения поверхности, при помощи устройства усадки швов.

Читайте также: