Тысячелетиями люди строили дороги и возводили монолитные конструкции используя в качестве материала бетон. Одно из его основных качеств, которое важно для строительства, является прочность. Прочность бетона это главный показатель его качества, что в итоге определяет параметры и назначение использования железобетонных изделий.

Эта характеристика также позволяет ставить бетон на один уровень с камнем. Однако первый более удобен в обработке, так как в процессе работы ему придается любая удобная форма. Все эти преимущества бетона делают его настоящим образцом для построения конструкций.

Купить бетон хорошего качества – это далеко не гарантия высокого показателя его прочности. Дело в том, что факторов, влияющих на данный параметр, в действительности очень много. Давайте подробно разберем, что такое прочность бетона, что такое передаточная прочность бетона, что добавляют в бетон для прочности и что называется классом бетона на прочность.

 

Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

Ключевой ингредиент раствора бетона - цемент, который является порошковым веществом, превращающимся в жидкую смесь путем смешивания с заполнителями и водой. Последняя в итоге укладывается в опалубку, а затем следует продолжительный процесс отвердевания. Также прочность бетонного вещества зависит от:

1. активности цемента;
2. водоцементного соотношения;
3. заполнителей;
4. армирования;
5. обработки при укладке.

Давайте разберем все эти технологические факторы по порядку.

Активность цемента

Этот параметр обуславливает прочность получившегося бетона и напрямую зависит от следующих факторов:

• гранулометрии и тонкости помола. Чем выше последний показатель, тем быстрее бетон наберет необходимую прочность. Если же помол у цемента крупный, то его вовлечение в реакцию гидратации происходит не полностью. Это как раз негативно сказывается на прочности будущих конструкций;
• химического состава клинкера. Так, при наличии в его составе негашеной извести, активность цемента сохраняется более длительное время;
• примесей. К примеру, наличие в цементе до 2% такого химического соединения как окись магния способно значительно ускорить процесс набирания прочности. В то же время более высокие концентрации окиси магния отрицательно сказывается на активности цемента;
• свежести цемента. Его хранение в условиях повышенной влажности также пагубно сказывается на прочности. Дело в том, что углекислый газ и атмосферная влага в совокупности формируют слой новообразований на поверхности частиц цемента. Все это снижает его активность, что приводит к замедлению процессов даже в быстротвердеющих видах.

Таким образом, прочность бетона напрямую зависит не только от его качества и свежести, но и правильности помола.

 

Водоцементное соотношение

Соотношение параметра «вода/цемент» является важнейшим для бетонной смеси. При этом количество воды и полученная консистенция распределяют смеси на два типа: подвижные и жесткие. Первые бывают малоподвижными (П1), универсальными (П2-П3), подвижными смесями, не требующими уплотнения (П4) и литьевыми (П5).

Значение 0.3 параметра «вода/цемент» полностью обеспечивает развитие реакции гидратации. Однако такое количество воды делает смесь достаточно жесткой, что потребует дальнейшей обработки. Иначе об ее уплотнении можно забыть: к снижению прочности бетона приведут сформировавшиеся в нем крупные поры и полости.

Увеличение подвижности бетонной смеси напрямую зависит от добавления воды. Таким образом, растет ее пластичность, самоуплотнение и укладывания без пустот. Тем не менее наличие излишний воды негативно влияет на прочность бетона.

Решается это противоречие за счет специальной добавки для увеличения прочности бетона, а именно пластификатора. Что же интересного обеспечивается в этот момент?

• общая подвижность смеси увеличивается без необходимости добавления лишней влаги. Благодаря этому снижение прочности бетона не происходит;
• повышение прочности бетона способствует снижению количества заданной марки цемента аж до 20%. Учитывая их общую стоимость, это поможет неплохо сэкономить бюджет;
• легкое укладывание и уплотнение смесей за счет роста подвижности. В отдельных случаях обработка вибрацией может не потребоваться (литые смеси);
• увеличение срока эксплуатации и препятствие расслаиванию бетонной смеси. Этот фактор просто необходим, если планируется ее доставка к месту строительства;
• улучшение сцепление поверхностей бетона и арматуры для выдерживания больших нагрузок.

 

Заполнители

Кроме воды и цемента бетонная смесь располагает заполнителями. Они делятся на мелкие (песок) и крупные (гравий, щебень).

Отталкиваясь от заполнителя, который используется, бетоны распределяются на:

• мелкозернистые (на основе плотного мелкого заполнителя);
• тяжелые (на основе плотного крупного и мелкого заполнителя).

 

Методы замеса

Прочность бетона достигается за счет:

• виброактивации цемента;
• мокрой активации цемента.

 

Для первой характерно перемешивание и одновременная вибрация цемента с песком. В результате возрастает показатель степени гидратации цемента и увеличение активности на процентов 30-40.

Принцип работы второй заключается в загрузке бетономешалки всеми необходимыми компонентами смеси (помимо песка). Кроме того, вода заливается сюда частично. В бетономешалке цемент в течение 5 минут растирается частицами крупного заполнителя, а потом туда же добавляют другие компоненты. Так что даже лежалый цемент после такой процедуры активируется.

 

Армирование

Укрепление арматурой бетонных сооружений способствует более высокой прочности, чем без нее. Заменить или дополнить арматуру в конструкции можно объемным армированием с привлечением разнообразных видов фибры. Добавление последних в состав бетона способствует усилению его прочности и устойчивости к образованию трещин.

 

Обработка при укладке

Также одним из ключевых свойств прочности бетона является его плотность. Иными словами, в прочном бетоне не должно быть крупных пор и полостей.

Обеспечение высокой плотности происходит при помощи обработки вибрацией свежеуложенного бетона. Необходимо сразу предупредить, что такая операция обойдется недешево и потребует немалых затрат как труда, так и электроэнергии. Здесь же стоит отметить, что добавление пластификатора в смеси позволяет миновать процесс обработки. Таким образом, экономится немало времени и средств. 

 

Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

Кристаллическая структура плотного бетонного камня образовывается за счет поддержки высокой влажности как минимум до того времени, как будет достигнута критическая прочность бетона. Образование прочного материала происходит до тех пор, пока сохраняется влажность в бетонной смеси.

При этом процесс наращивания прочности бетона происходит неравномерно: сначала все проходит достаточно быстро, но потом происходит постепенное снижение в скорости.

Расчетная прочность бетона достигается за 28 суток. После этого на протяжении продолжается замедленный процесс нормативного набора прочности.

Набор бетоном расчетной прочности невозможен без соблюдения следующих оптимальных условий твердения:

• абсолютной влажности воздуха (близкой к 100%);
• температуры воздуха в пределах 18–20 градусов Цельсия.

Если в окружающем воздухе преобладает сухость, то следует накрыть бетон пленкой и поливать водой. Процесс твердения бетона ощутимо замедляется при низких температурах, а при показателе ниже 0°С его протекание практически прекращается. Именно поэтому должный уход за бетоном зимой должен предполагать мероприятия по обогреванию и сохранению тепла.

 

Для чего нужно знать прочность бетона

Итак, прочности бетонов бывает несколько видов:

• передаточная;
• призменная;
• отпускная.

Чтобы не углубляться в технические термины, давайте попробуем объяснить эти термины достаточно просто и понятно каждому.

 

Передаточная прочность бетона это когда показатель материала таков, что напряженная арматура не проскальзывает при снятии с кондукторов.

Призменная прочность бетона это временное противодействие бетонной призмы сжатию. Чем выше показатель зависимости между высотой и основанием образца, тем меньше прочность материала.

 

Отпускная прочность бетона это когда прочность материала позволяет отгружать его потребителю (заказчику).

При составлении плана строительства одним из важнейших пунктов является контроль по выбору необходимых классов бетона по прочности. 

К тому же стоит учитывать требования различных конструкций к классам прочности бетона. Так, нагрузка деревянного дома на фундамент значительно ниже, чем у кирпичного, и, тем более, многоэтажного дома. В то же время гараж или баня являются менее ответственными постройками, чем жилой дом. 

Однако есть минус и в использовании избыточной прочности бетона – цена бетона высокого класса может серьезно ударить по карману. Именно поэтому важно под каждый тип конструкций подбирать подходящий класс бетона по прочности. Стоит отметить, что класс прочности бетона исчисляется в буквенном (B) и цифровом стандартах.

1. B7.5 – являются легкими бетонами, применимы при проведении подготовительных работ;
2. В12.5 – используются для заливки фундаментов нетяжелых сооружений, бетонирования стяжек и дорожек;
3. В15 – бетон данного класса применяют при строительстве двухэтажных зданий;
4. В20 – применимы для строительства ненагруженных перекрытий, лестниц и ленточных фундаментов;
5. В22.5 – используются при постройке монолитных стен, дорожек, фундаментов и площадок;
6. В25 – бетон этого класса подойдет для фундаментов, монолитных стен и бассейнов;
7. В30 – с их помощью возводятся гидротехнические конструкции и мосты;
8. В35 – применяются для постройки гидротехнических сооружений и дамб;
9. В40 – используют для конструкций со специальными требованиями (плотины, мосты, метро и т. п.).

Подобный подход прослеживается и в обозначении марки прочности бетона. Только здесь уже иной буквенный формат (М): M100, M150, M200, M250, M350, M400, M450 и M500. Производители зачастую наносят марки бетона по прочности на упаковку своего изделия.

Вообще показатели марки и класса бетонных материалов являются самыми важными признаками их сопротивления осевой растяжке и сжатию.

К тому же отдельно можно ознакомиться с таблицей прочности бетона.

 

Методы определения прочности бетона

Чтобы присвоить марку прочности бетону, существует сразу несколько разнообразных подходов.

• метод раскалывания. Здесь применяются кубические образцы с размером ребра 100, 150, 200, 250 или 300 мм. В процессе прохождения испытания образцы должны разрушиться;
• метод определения прочности на изгиб или растяжение. Призмы квадратного сечения (зачастую используются бруски размерами 100x100x400, 150x150x600, 200x200x800, 250x250x1000 и 300x300x1200 мм) наполняют бетонной смесью и оставляют на 28 суток. По их истечению при помощи гидравлического пресса определяется значение максимальной нагрузки. Последнее в совокупности с величинами образца (вес и размеры) формирует необходимый результат;
• определение прочности бетона ультразвуковым методом является неразрушающим. Окончательный результат здесь зависит от скорости распространения волн ультразвука и других параметров;
• метод отрыва и скалывания. До начала в бетонную смесь заделывают специальный стержень, который в процессе твердения из него выдергивается;
• определение прочности бетона разрушающим методом предполагает воздействие давления гидравлического пресса для фиксации значения максимальных усилий на сжатие тестового образца;
• метод вдавливания. Для него прибегают к использованию шарикового молотка (молотка Кашкарова или молотка системы Физделя) или специального штампа;
• определение прочности бетона методом ударного импульса также является неразрушающей методикой, которая проводится при помощи специального измерителя ИПС-МГ4 или других приборов аналогов;
• метод упругого отскока. Позволяет определить прочность бетона на сжатие путем проведение нескольких замерочных ударов молотком Шмидта (механический склерометр).