Прочность бетона: от чего зависит?

  • Прочность бетона: от чего зависит?

Мало кто знает, что бетон человечество использует 12 000 лет, а прочность его такова, что купол Пантеона (126 год н.э.) пережил сотни землетрясений и до сих пор не требует реставрации. В чем секрет прочностных свойств этого самого распространенного строительного материала расскажем в этой статье.

Цемент, вода, правильная смесь – основные факторы прочности

Секрет прочности в нескольких факторах, которые влияют и на другие свойства.

Качество цемента

Называемое ещё «активностью», которая определяется:

  • Тонкостью помола (грануляцией), чем она тоньше, тем выше реакция гидратации и тем быстрее бетон набирает прочность;
  • Свежая цементная смесь, которая через три месяца хранения может снизить прочность на 62%;
  • Химический состав (например, добавление негашёной извести увеличит активность);
  • Добавлением примесей, которые могут ускорить или замедлить набор прочности.

Подвижность смеси

Соотношение воды и цемента, задающее характеристику «подвижности» раствора:

  • Чем пластичнее состав (от П1 малоподвижного до П5 литьевого), тем выше удобоукладываемость;
  • Чем меньше количество воды, тем выше в конечном итоге может быть прочность.

Качество и фракция заполнителя

Плотный заполнитель позволяет изготавливать тяжелые бетоны, фракция может достигать 100 мм. Мелкие размеры заполнителя (до 20 мм) применяются при получении мелкозернистых бетонных смесей.

Способ замеса 

Технологический фактор также имеет значение:

  • Обычный замес с одновременной загрузкой компонентов и постепенным добавлением воды в процессе перемешивания. На качество БСГ влияет время перемешивания;
  • Виброактивация. Заключается в одновременном смешивании и воздействии вибрации на готовящийся состав, цемент при этом существенно повышает степень гидратации, материал становится более плотным. 

В результате можно получить бетонный раствор с заданными свойствами, после набора прочности и этот процесс надо рассмотреть отдельно.

Сколько длится набор прочности бетона

Пока не закончено твердение, марка бетона может отличаться от паспорта. Технологически процесс набора прочности длится в обычных условиях не менее 28 суток. До этого момента пробы могут давать результаты ниже, чем указано в паспорте выпущенной партии. «На глазок» определить окончание полного высыхания сложно, но если следить за тем, как отвердевает поверхность, можно оценить результат, попытавшись процарапать борозду гвоздём. В полностью «вставшем» бетоне этого сделать не получится. 

Процесс должен быть управляемым, при соблюдении технологических условий:

  • Высокая влажность воздуха, идеально около 100%, при 40% твердение остановится;
  • Оптимальная температура (16-22 градуса), при более низких значениях срок окончательного набора прочности значительно увеличится.

Важно! 28 суток расчетное значение набора 100% при соблюдении указанных условий. 


Строго говоря, упрочение продолжается и после месяца выдержки, но замедляется, поэтому есть любопытное правило, про которое знают немногие. Через несколько месяцев после укладки итоговая прочность состава всегда немного выше паспортной. Это не значит, что можно пренебрегать требованиями проекта, марка должна соответствовать техническим характеристикам. Избыток прочности – бонус, прямо связанный с другими характеристиками. 

Водостойкость, морозостойкость и их связь с прочностью

Одно из свойств, от которого будут зависеть прочностные характеристики, плотность состава. Напомним, что бетон материал пористый, пронизанный капиллярами и пустотами. Пусть они небольших размеров, но при воздействии влаги происходит впитывание, что губительно сказывается на структуре монолита. Отсюда вытекает свойство влагостойкости, определяемое как высота водяного столба, под действием которого вода начинает проникать внутрь, подтачивая монолит изнутри. 

Производители для повышения влагостойкости используют очень плотные (как правило, тяжелые) марки, поверхность которых практически лишена пор. Для прочных сортов с добавлением присадок и модификаторов можно добиться практически нулевого уровня поглощения влаги, даже если водяной столб высокий. Из таких составов делают опоры мостов, гидротехнические сооружения и т.д., причем погруженная в воду конструкция не менее долговечна, чем фундамент на суше. 

Вторая сторона влаги в застывшем бетоне – внешняя температура. При замерзании вода увеличивается в объеме, увеличивая размер полости, в которой оказалась. С каждым циклом замерзания – оттаивания внутренних дефектов становится всё больше. Поэтому чем ниже влагопоглощение, тем выше будет морозостойкость состава, измеряемая в количестве полных циклов промерзания – оттаивания без появления дефектов.

Оба свойства прямо связаны с прочностью. Заполнитель тоже важен, чем он прочнее и мельче, тем лучше влагостойкость и более высокий показатель морозостойкости. Количество и качество добавок и присадок также окажут положительное влияние на свойства, хотя обычно их в маркировке состава не указывают.

Разновидности бетонов

Марка не всегда отражает точную классификацию бетонов. Привычное обозначение буквой М (монолит) отражает прочность состава после отвердения в цифре. Значение отражает выдерживаемую нагрузку в кг/см2, которое выдержит образец без разрушения. Например, М250 выдержит 250 кг/см2.

Более точное значение предельной прочности отражает показатель класса – буква В и предельное значение, измеряемое в МПа. В маркировке обычно указывают оба показателя, от них будет зависеть сфера применения состава.

При этом прочностные характеристики не дадут понимания о качестве и пригодности смеси, поэтому бетоны дополнительно делят на основные группы:

  • Легкие (плотность до 2000 кг/м3) и тяжелые (плотность больше 2000 кг/м3);
  • Морозостойкие (до 200 циклов промерзания);
  • Водостойкие сорта (вплоть до эксплуатации под водой);
  • По подвижности (пластичности);
  • По виду вяжущего вещества (цемент, полимерцемент, гипс, силикат и т.д.)
  • По назначению и применению. 

Всё это необходимо уточнить, чтобы выбор класса и марки был безошибочным, ведь от правильности выбора зависит насколько прочной и долговременной окажется возводимая конструкция. 

Для чего нужно знать о прочности бетона 

Одна из задач при создании проекта – расчёт нагрузок на все элементы здания или сооружения. Разумеется, при этом учитываются свойства, которым должен отвечать материал. Правильная оценка прочности состава не только позволит построить объект, срок службы которого исчисляется веками, но и сэкономить, не переплатив за избыточную прочность. 

Например, требуется бетонный фундамент для небольшого, одноэтажного деревянного дома на участке с прочным грунтом и низким уровнем грунтовых вод. Нагрузка будет небольшой, усадка минимальной, поэтому в данном случае достаточно использовать марку М150, класса В12,5. 

Классификация смесей по применению следующая:

  • Класс В7,5 (легкий) – для подготовительных работ;
  • В12,5 – для дорожек, стяжек и фундаментов небольших домов;
  • В22,5 – для нагруженных фундаментов, монолитных стен.;
  • В25 – для монолитных стен многоэтажек, обустройства бассейнов и фундаментов в сложных условиях;
  • В30 и В35 используют при возведении гидротехнических сооружений, дамб, мостов и т.д.;
  • В40 применяют при строительстве метро и других сооружений со специальными требованиями.

Методы определения прочности

Точность параметра «прочность» настолько важна в строительстве, что разработано несколько методик её определения:

  • Разрушающая. Образец (заготовленный производителем или вырезанный из сооружения) подвергают давлению, определяя предел стойкости к нагрузке перед разрушением;
  • Неразрушающая прямая. Включает в себя испытание на отрыв, отрыв со скалыванием и скалывание ребра. Проводится испытание на готовом объекте, поверхность объекта практически не повреждается;
  • Неразрушающая косвенная методика основана на сравнивании показателей испытуемой конструкции с эталонным образцом. Это исследование ультразвуком, оценка ударного импульса и упругого отскока, а также анализ пластической деформации.

Все оценки проработаны и обладают высокой точностью. Хотя самые популярные сорта бетона для частного и гражданского строительства (М250 – М400) редко требуют точной оценки. Исключением являются случаи с использованием добавок, регулирующих различные дополнительные свойства:

  • Возможность укладки при отрицательных температурах;
  • Повышение (понижение) пластичности;
  • Придание составу особых свойств.

Добавок и присадок много, но они практически не влияют на главное свойство самого популярного строительного материала – прочность. От неё и надо отталкиваться, выбирая правильный состав для своей стройки. 

28.10.2020 19:41:31
0
36

Комментарии:

Внимание: HTML символы запрещены!