Міцність бетону: від чого залежить?

Що називається ще «активністю», яка визначається:

• Тонкістю помелу (грануляцією), чим вона тонша, тим вище реакція гідратації й тим швидше бетон набирає міцність;
• Свіжа цементна суміш, яка через три місяці зберігання може понизити міцність на 62%;
• Хімічний склад (наприклад, додавання негашеного вапна збільшить активність);
• Додаванням домішок, які можуть прискорити або уповільнити набір міцності.

Рухливість суміші

Співвідношення води та цементу, яке задає характеристику «рухливості» розчину:

• Чим пластичніше склад (від П1 малорухомого до П5 литого), тим вище легко укладеність;
• Чим менше кількості води, тим вище зрештою може бути міцність.

Якість і фракція заповнювача

Щільний заповнювач дозволяє виготовляти важкі бетони, фракція може досягати 100 мм. Дрібні розміри заповнювача (до 20 мм) застосовуються при отриманні дрібнозернистих бетонних сумішей.

Спосіб замісу 

Технологічний чинник також має значення:

• Звичайний заміс з одночасним завантаженням компонентів і поступовим додаванням води в процесі перемішування. На якість БСГ впливає час перемішування;
• Віброактивація. Полягає в одночасному змішуванні й дії вібрації на підготовлюваний склад, цемент при цьому істотно підвищує міру гідратації, матеріал стає щільнішим. 

В результаті можна отримати бетонний розчин із заданими властивостями, після набору міцності й цей процес потрібно розглянути окремо.

Скільки триває набір міцності бетону

Поки не закінчено тверднення, марка бетону може відрізнятися від паспорта. Технологічно процес набору міцності триває у звичайних умовах не менше 28 діб. До цього моменту проби можуть давати результати нижче, ніж вказано в паспорті випущеній партії. «На око» визначити закінчення повного висихання складно, але якщо стежити за тим, як твердіє поверхня, можна оцінити результат, спробувавши подряпати борозну цвяхом. У бетоні, якій повністю «raquo, встав&; цього зробити не вийде. 

Процес має бути керованим, при дотриманні технологічних умов :

• Висока вологість повітря, ідеально близько 100%, при 40% тверднення зупиниться;
• Оптимальна температура (16-22 градуси), при нижчих значеннях термін остаточного набору міцності значно збільшиться.

Важливо! 28 діб розрахункове значення набору 100% при дотриманні вказаних умов. 

Строго кажучи, зміцнення триває і після місяця витримки, але сповільнюється, тому є цікаве правило, про яке знають небагато. Через декілька місяців після укладення підсумкова міцність складу завжди трохи вища за паспортну. Це не означає, що можна нехтувати вимогами проекту, марка повинна відповідати технічним характеристикам. Надлишок міцності – бонус, прямо пов'язаний з іншими характеристиками. 

Водостійкість, морозостійкість і їх зв'язок з міцністю

Одна з властивостей, від якої залежатимуть міцнісні характеристики, щільність складу. Нагадаємо, що бетон матеріал пористий, пронизаний капілярами й порожнечами. Нехай вони невеликих розмірів, але при дії вологи відбувається вбирання, що згубно позначається на структурі моноліту. Звідси витікає властивість вологостійкості, визначувана як висота водяного стовпа, під дією якого вода починає проникати всередину, підточуючи моноліт зсередини. 

Виробники для підвищення вологостійкості використовують дуже щільні (як правило, важкі) марки, поверхня яких практично позбавлена пір. Для міцних сортів з додаванням присадок і модифікаторів можна добитися практично нульового рівня поглинання вологи, навіть якщо водяний стовп високий. З таких складів роблять опори мостів, гідротехнічні споруди й так далі, причому занурена у воду конструкція не менш довговічна, ніж фундамент на суші. 

Друга сторона вологи в застиглому бетоні – зовнішня температура. При замерзанні вода збільшується в об'ємі, збільшуючи розмір порожнини, в якій опинилася. З кожним циклом замерзання – відтавання внутрішніх дефектів стає все більше. Тому чим нижче вологопоглинання, тим вище буде морозостійкість складу, вимірювана у кількості повних циклів промерзання – відтавання без появи дефектів.

Обидві властивості прямо пов'язані з міцністю. Заповнювач теж важливий, чим він міцніший і дрібніший, тим краще вологостійкість і вищий показник морозостійкості. Кількість і якість добавок і присадок також зроблять позитивний вплив на властивості, хоча зазвичай їх в маркуванні складу не вказують.

Різновиди бетонів

Марка не завжди відображає точну класифікацію бетонів. Звичне позначення буквою М (моноліт) відображає міцність складу після затвердіння в цифрі. Значення відображає навантаження, що витримується, в кг/см², яке витримає зразок без руйнування. Наприклад, М250 витримає 250 кг/см².

Точніше значення граничної міцності відображає показник класу – буква В і граничне значення, вимірюване в МПа. У маркуванні зазвичай вказують обидва показники, від них залежатиме сфера застосування складу.

При цьому міцнісні характеристики не дадуть розуміння про якість і придатність суміші, тому бетони додатково ділять на основні групи:

• Легкі (щільність до 2000 кг/м³) і важкі (щільність понад 2000 кг/м³);
• Морозостійкі (до 200 циклів промерзання);
• Водостійкі сорти (аж до експлуатації під водою);
• За рухливістю (пластичністю);
• За видом терпкої речовини (цемент, полімерцемент, гіпс, силікат і так далі)
• За призначенням і застосуванням. 

Усе це необхідно уточнювати, щоб вибір класу і марки був безпомилковим, адже від правильності вибору залежить наскільки міцною і довготривалою виявиться конструкція, що зводиться. 

Для чого треба знати про міцність бетону 

Одне із завдань при створенні проекту – розрахунок навантажень на усі елементи будівлі або споруди. Зрозуміло, при цьому враховуються властивості, яким повинен відповідати матеріал. Правильна оцінка міцності складу не лише дозволить побудувати об'єкт, термін служби якого обчислюється віками, але і заощадити, не переплатив за надмірну міцність. 

Наприклад, потрібен бетонний фундамент для невеликого, одноповерхового дерев'яного будинку на ділянці з міцним грунтом і низьким рівнем грунтових вод. Навантаження буде невелике, усадка мінімальною, тому в такому випадку досить використати марку М150, класу В12, 5. 

Класифікація сумішей за застосуванням наступна:

• Клас В7, 5 (легкий) – для підготовчих робіт;
• В12, 5 – для доріжок, стягувань і фундаментів невеликих будинків;
• В22, 5 – для навантажених фундаментів, монолітних стін.;
• В25 – для монолітних стін багатоповерхівок, облаштування басейнів і фундаментів в складних умовах;
• В30 і В35 використовують при зведенні гідротехнічних споруд, гребель, мостів і так далі;
• В40 застосовують при будівництві метро й інших споруд зі спеціальними вимогами.

Методи визначення міцності

Точність параметра «міцність» настільки важлива у будівництві, що розроблені декілька методик її визначення :

• Що руйнує. Зразок (заготовлений виробником або вирізаний зі споруди) піддають тиску, визначаючи межу стійкості до навантаження перед руйнуванням;
• Неруйнівна пряма. Включає випробування на відрив, відривши зі сколюванням і сколювання ребра. Проводиться випробування на готовому об'єкті, поверхня об'єкту практично не ушкоджується;
• Неруйнівна непряма методика грунтована на порівнянні показників випробовуваної конструкції з еталонним зразком. Це дослідження ультразвуком, оцінка ударного імпульсу і пружного відскоку, а також аналіз пластичної деформації.

Усі оцінки опрацьовані й мають високу точність. Хоча найпопулярніші сорти бетону для приватного і цивільного будівництва (М250 – М400) рідко вимагають точної оцінки. Виключенням є випадки з використанням добавок, що регулюють різні додаткові властивості :

• Можливість укладення при негативних температурах;
• Підвищення (пониження) пластичності;
• Надання складу особливих властивостей.

Добавок і присадок багато, але вони практично не впливають на головну властивість найпопулярнішого будівельного матеріалу – міцність. Від неї й потрібно відштовхуватися, обираючи правильний склад для свого будівництва.