Главная / Про Бетон / Зависимость прочности бетона от его плотности

Зависимость прочности бетона от его плотности

Бетон – материал, который на протяжении десятков лет остается одним из основных в строительной индустрии. Применяется он практически везде, начиная от строительства дорог, фундаментов и заканчивая утеплением строений.

Так от чего же в основном зависит сфера его применения? Что он представляет собой? Об этом мы и поговорим в данной статье. А, точнее, о важнейшем свойстве вышеуказанного материала. Плотность бетона: что это такое, и от чего зависит числовой показатель качества.

Он состоит из 4-х основных компонентов, это – цемент, вода, крупные и мелкие заполнители. От пропорций данных заполнителей зависят свойства будущего раствора и изделий из него.

Давайте рассмотрим, какие качества характерны для него, и какую функцию они выполняют.

Основные эксплуатационные свойства:

Наименование

Комментарии

Прочность на сжатие

Это — один из основных показателей. В зависимости от него, устанавливают класс. В соответствии со СНиП, обозначается показатель латинской буквой В и указывает на то, какое давление в мегапаскалях может выдержать материал.

Помимо класса, характеристика задается и маркой материала, которая указывает на предел прочности на сжатие с расчетом оказания нагрузки в кг/см2.

Соотношение данных коэффициентов будет рассмотрено ниже. Удобоукладываемость В соответствии с ГОСТ 7473-2010 выделяют:

Марке по удобоукладываемости соответствует своя норма жесткости и осадка конуса. Последняя указывает на уровень пластичности. Данный показатель является крайне важным при бетонировании. Для прокачки используются смеси, характеризующиеся значением не менее П4. Морозостойкость Обозначается буквой F и указывает на то, какое количество циклов замораживания и оттаивания способен выдержать материал. Номеруется цифрами от 50 до 1000. Водонепроницаемость Указывает на то, какое давление воды может выдержать образец. Обозначается W и нумеруется цифрами от 2 до 20.

Водопроницаемость напрямую зависит от уровня пористости. Марка плотности Марка измеряется в кг/м3. Она указывает на их несущую способность и возможность выдерживать определенные нагрузки.

А теперь давайте рассмотрим подробнее зависимость марки по удобоукладываемости, нормы жесткости и осадки конуса.

Марки по удобоукладываемости:

Марка	Норма жесткости	Осадка конуса
Сверхжесткая смесь (СЖ3)	Свыше 100	—
Сверхжесткая смесь (СЖ2)	50-100	—
Сверхжесткая смесь(СЖ1)	Менее 50	—
Жесткая 4	30-60	—
Жесткая 3	20-30	—
Жесткая 2	10-20	—
Жесткая 1	Менее 10	—
Подвижная 1	Менее 4	1-5
Подвижная 2	—	5-9
Подвижная 3	—	10-15
Подвижная 4	—	15-20
Подвижная 5	—	Более 20-ти

Наверняка, у многих возникнет вопрос, как определить эту усадку конуса? Делается это достаточно просто. Для этого понадобится небольшое количество смеси и сам конус.

Его располагают на ровной поверхности и в несколько подходов заполняют смесью.
Процесс сопровождают штыкованием и пошатыванием для лучшего уплотнения раствора.
После полного наполнения, конус медленно поднимают. Бетон вытекает и образует что-то наподобие горки.
Конус ставят рядом и измеряют расстояние, на которое он опустился.

Чем выше объемный вес раствора, тем меньше будет осадка конуса, который вы и видите на фото.

А теперь давайте разберемся, какие виды бетона бывают, и какова их сфера применения. Типы продиктованы ГОСТ 25192-2012 и ГОСТ 7473-2010. В соответствии с данной технической документацией выделяется: классификация по назначению.

В зависимости от назначения, различают:

Обычные (возведение гражданских и промышленных зданий);
Специальные: теплоизоляционный , гидротехнический, декоративный, дорожный;
Специального назначения: звукопоглощающий, жаростойкий, химически стойкий.

В соответствии с основным видом вяжущего выделяют:

В зависимости от вида заполнителя, материал может быть:

На пористом заполнителе;
На плотном заполнителе;
На специальном заполнителе.

В соответствии с ней выделяют:

с плотной структурой;
Крупнопористой структурой;
Ячеистой структурой;
Поризованной.

В зависимости от метода твердения:

Автоклавными, твердеющими при условии обработки в специальных машинах – автоклавах, под действием высокого давления и температуры;
Неавтоклавными, для которых характерен естественный способ твердения;
Твердеющими в условиях обработки при атмосферном давлении.

Еще одна классификация основана на вяжущем веществе и заполнителях.

В соответствии с этим, материал подразделяются на:

Товарный бетон отличается стандартной рецептурой соотношения заполнителя и основного вяжущего.
Жирный характеризуется более высоким содержанием вяжущего, и более низким количеством крупного заполнителя.
Тощий отличается обратным, в отличие от жирного, то есть высоким содержанием заполнителя и низким – основного вяжущего.

Классификация по плотности выделяет:

Особо тяжелые (марка — свыше 2500). Обладают наибольшим значением. Применяются при строительстве особых объектов. Например, при сооружении конструкций, назначением которых является предотвращение проникновения радиации.
Тяжелые (марка – 2100-2500). Изготавливается, в основном, из цемента, стружки стали и кварца. Применяется при устройстве особопрочных фундаментов и оснований тяжеловесных конструкций.

На заметку! Плотность железобетона в кг м3 достаточно высока, благодаря чему он может выдержать существенные нагрузки. Значение ЖБ зависит, в первую очередь, от состава компонентов и пропорций сырья.

Облегченные (марки от 1800 до 2200). Основной наполнитель – щебень. Основное его преимущество – небольшой вес. Используется при строительстве комплексов, возведении стен и оснований зданий.
Легкие. К ним можно отнести, в первую очередь, ячеистые. Они разделяются на конструкционный и конструкционно-теплоизоляционный. Плотность ячеистого вида может варьироваться в промежутке от 500 до 1800.

Марка определяет сферу его применения. Изделия, для которых характерен показатель в 500-600 кг м3, наиболее популярны среди частных застройщиков. Они используются для возведения стен и перегородок зданий, высотой до 3-х этажей.

Особо легкие (объемный вес – менее 500). Это-пено- и газобетоны низкой плотности. Используется материал в качестве теплоизоляции, так как никаких существенных нагрузок выдержать не может.

Очевидно, что сфера применения крайне широка. Используется в виде раствора, блоков разных типов, плит и так далее. Из него строят здания, сооружают разные виды конструкций: заливают пол, перекрытия, плоские кровли, утепляют стены колодцевого типа и многое другое.

Технология изготовления непосредственным способом влияет на показатели свойств и качеств материала. Рассмотрим основные типы материала в соответствии с технологией производства. Они продиктованы ГОСТ 25192-2012.

Типы в зависимости от технологии изготовления:

Наименование	Основное отличие в производстве, значение объемного веса
Укатанный	Жесткий материал, который уплотняют посредством, например, виброукатки.
Самоуплотняющийся	Отличается способностью к уплотнению под действием своего веса.
Особо жесткий	Получаемый из смеси, осадка конуса и жесткость которой не измеряется, может обладать прочностью в25- в40
Торкрет	Наносится на поверхность пневматически, является мелкозернистым. Плотность торкрет является его достоинством, он имеет широкую сферу применения. Особенно отличается материал низким коэффициентом водопоглощения и хорошей адгезией с основанием, поэтому применяется в качестве гидроизоляционных покрытий.
Литой	Материал, осадка конуса которого составляет не более 20 см.
Роликового формования	Как видно из названия, формуется посредством воздействия роликов, отличается материал жесткостью
Автоклавного способа твердения	Изготавливается в условиях завода, подвергается обработке на последнем этапе производства в автоклаве.
Вакуумированный	Отличается тем, что перед затвердеванием раствора, часть жидкости удаляется с использованием метода вакуумирования.
Подводной укладки	Укладывается под воду.

Поскольку что такое бетон мы уже выяснили, пришло время рассмотреть непосредственно плотность смеси и изделий из нее, а также факторы, влияющие на изменение ее числовых показателей.

Любой раствор содержит пустоты, они могут быть различными по размеру, однако определяющим фактором остается их объем по отношению к общему объему раствора (изделия). Объемный вес раствора напрямую зависит от его пористости. И чем выше уровень последней, тем меньше будет коэффициент.

Самое главное, что стоит знать о соотношении этих двух характеристик, так это то, что наличие влаги оказывает непосредственное влияние на результат. Проще говоря, чем больше влаги, тем выше пористость — и, как следствие, ниже объемный вес.

Обратите внимание! При изготовлении раствора своими руками, внимательно относитесь к пропорциям компонентов. Они во многом влияют на будущие характеристики смеси и изделий из нее. В первую очередь это касается заполнителя.

Основные факторы, влияющие на рассматриваемое значение сводятся к следующему: качество и марка используемого цемента; тип заполнителя. Последний отбирается в соответствии с требованиями технической документации. Насыпная плотность крупного заполнителя регулируется ГОСТ 25820-2000.

Если возникает необходимость увеличить объемный вес, можно применить несколько методов.

Они заключаются в следующем:

Путем добавления цемента расширяющегося;
Также можно воспользоваться поверхностно-активными или гидравлическими добавками. Первые – улучшат структуру, а вторые – заполнят пустоты в растворе;
Жидкое стекло также поможет увеличить оговариваемое значение;
Как уже упоминалось выше, повышенное содержание жидкости снижает показатель. Соответственно, добавив больше цемента, эффект будет совершенно обратным;
Использование более мелкого наполнителя (меньшей фракции) будет способствовать уменьшению пустот;
Уплотнение раствора путем штыкования или при помощи механического способа, также приведет к повышению значения;
Добавление пластификаторов.

Помимо вышеуказанных, существуют и иные методы, при помощи которых повышают плотность. Однако данные являются наиболее распространенными в промышленном строительстве. В качестве примера, можно привести способ вакуумирования, при котором удаляется лишняя жидкость из раствора.

Видео в этой статье расскажет подробнее о том, как проверяют бетон на прочность.

Как уже говорилось, значения объемного веса, его прочности на сжатие, непосредственно связаны между собой. Рассмотрим при помощи таблицы, как взаимно изменяются числовые показатели данных качеств.

Бетон: плотность, прочность на сжатие, марка прочности:

Марка прочности	Класс	Объемный вес кг м3 бетона
500-800	в40-В45	От 220 до 2500
350-500	В20-В35	От 1800 до 2200
100-350	В 15-В25	От 1400 до 1800
15-150	В3 ,5-В12,5	От 500 до 1200
5-15	В1-В10	От 50 до 500

Как видно из таблицы, марка прочности, класс и плотность находятся в непосредственной зависимости. Глядя на эти данные, несложно определить, например, что плотность ЖБ в25 будет равна значению Д1800-1900.
Объемный вес монолитного ЖБ, разумеется, может быть различной — все зависит от его предназначения.
Также стоит учитывать, что данные, указанные в таблице относительны. Возьмем, например, материал в30 — объемный вес его может быть изменена за счет увеличения или уменьшения порций компонентов, и в итоге, марка его может быть ниже.

Обратите внимание! Как правило, цена на изделия более легких бетонов обычно ниже. Исключением может стать использование дорогостоящего наполнителя.

Стоит отметить, что материал одинаковой плотности может иметь разный вес. Например, класс в 7,5 и марки 10 может весить больше, нежели марки 15. Происходит это за счет содержания большего количества цемента — в то время как плотность последнего будет выше за счет крупного заполнителя.
Марка в7,5 является одним из самых популярных. Он обладает достаточной прочностью для того, чтобы выдержать существенные нагрузки.

Материал марки в40-в45 применяется значительно реже. Область его применения обычно ограничена узкоспециализированной направленностью.

Определение значений объемного веса производят при помощи испытания отобранных образцов в соответствии с ГОСТ 12730.1-78. На данный момент существует несколько способов, которые мы рассмотрим ниже.

Во время проведения испытания, необходимо наличие следующего некоторого оборудования: понадобится прибор для измерения значения, некоторые реактивы и материалы. Так как проверить плотность материала?

Испытание происходит в следующем порядке:

Производят отбор образцов с учетом того, что они могут находиться в нормированном влажностном состоянии либо в состоянии естественной влажности.
Подготовка к испытанию проходит в соответствии с требованиями ГОСТ.
Далее, при помощи приборов вычисляют: какова масса изделий и их объем.
Для окончательного вычисления плотности используется формула.
В случае, если производят проверку серии образцов, используется среднеарифметическое значение результатов испытания.

Для удачного проведения испытания, результаты должны полностью соответствовать техническим требованиям. В противном случае, проверку проводят повторно.

Проверка может быть произведена посредством двух способов.

Разрушающий метод. Сущность его заключается в помещении под пресс заготовок, которые разрушают, и измеряют при этом нужные показатели.
Метод, при котором используют измеритель, не разрушающий материал. Современные приборы компактны и просты в использовании, поэтому привести проверку с их помощью сможет каждый. Измеритель самостоятельно выдает готовый результат при правильном использовании.

Основными недостатками последнего метода являются следующие: многие приборы имеют большую погрешность; неоднородность покрытия может стать следствием того, что поверхностная плотность будет отличаться от показателя на глубине.

Определить коэффициент выхода и плотность цементного бетона, можно в лабораторных условиях — при помощи введения реагентов.

Плотность бетонного раствора и изделий из него, является одним из важнейших показателей. Числовое значение его зависит от ряда факторов и тесно связано с некоторыми характеристиками.

В первую очередь, это касается зависимости марки, класса прочности и плотности. На данный момент существует масса способов проверки показателей, в том числе и современных, позволяющих провести испытание на определение плотности бетона самостоятельно.

источник

Бетон обладает рядом характеристик, наиболее сложной из которых является плотность. Если в смесь бетонного раствора добавлять различные компоненты, то данное свойство будет увеличиваться либо уменьшаться. Когда же материал застывает, его прочность возрастает.

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности.

Поскольку строительство связано с использованием большого количества видов различного бетона, то существует специальная классификация данного материала. Различают легкий, особо легкий и тяжелый бетон. Например, средняя плотность тяжелого бетона составляет 2,45 г/см³, а легкого — 1,40 г/см³.

Таблица пропорций марки бетона, песка и щебня.

Средняя плотность бетона является важной характеристикой, определяемой как отношение его массы к объему. За единицу измерения данного параметра принимают г/см³, кг/м³ или проценты. Если брать во внимание эту величину в процентном выражении, то она будет составлять менее 100%. Ее влияние на качество изделия является прямо пропорциональным, то есть при высоком исследуемом показателе материала его прочность увеличивается.

Для вычисления средней плотности строительного материала в виде куска, имеющего поры (но не пустоты), можно воспользоваться формулой (1): рс = m / Ve, где:

m — это обозначение массы материала (г, кг);
Ve — объем строительного материала (в куске), который измеряется в см³ или м³.

Определяемый показатель необходим для исследования пористости изделия и его теплопроводности.

Одновременно с процессом испарения ненужной воды происходит увеличение плотности. Для этого можно специально использовать пуццолановый портландцемент, который является расширяющимся глиноземистым цементом. После его застывания не происходит образования пустот, поэтому уровень исследуемого показателя увеличивается.

Расчет объем бетона для фундаментов разных типов.

При уменьшении объема используемой воды и увеличении количества цемента происходит рост показателя. В результате применения полученного бетона процесс укладки усложняется.

Большое влияние на структуру изделия оказывает наличие добавок-пластификаторов, улучшающих раствор. Требуется различать характеристики раствора и готовой продукции, вычисляя показатель средней плотности. Ее не трудно вычислить, если знать соотношения используемых компонентов, например, наполнителей и цемента.

Когда завершается схватывание бетона, следуют процесс набора прочности и испарение излишка воды. Готовое изделие имеет меньший вес, чем смесь. Данное расхождение связано с используемым количеством воды и цемента. В связи с увеличением воды и уменьшением доли цемента в смеси готовый состав выходит более жидким.

Получить максимальное значение средней плотности бетона можно, если производить тщательный подбор зернового компонента, который позволяет сделать пустоты меньше. При создании любых строительных конструкций, которые изготавливаются монолитным методом, нельзя избежать образования в их структуре пустот.

Таблица классов легкого бетона.

С целью повышения качества укладки материала при строительстве соотношение вода/цемент обязательно снижают. Поскольку при снижении воды в бетонном растворе происходит увеличение отношения массы вещества к объему вещества, то проведение строительных работ будет трудоемким. Вместе с тем необходимо использовать специальное оборудование, которое представляет собой вибрационный уплотнитель.

За счет применения добавок-пластификаторов пластичность бетонной смеси повышается, как и характеристики готового бетона. Первоначально за счет добавок смесь уплотняется, а избыток воды удаляется. Этого можно добиться при вакуумировании бетона. Данным способом производят качественную укладку покрытий полов промышленных объектов или открытых площадок, а также дорог.

Использование метода характерно исключительно для растворов с силикатоцементными или шлакосиликатцементными добавками. Остальные случаи связаны с проведением подобных работ на основе результатов, полученных во время предварительного испытания.

Определить плотность бетона можно, учитывая все показатели, характерные для смешиваемых компонентов. Наиболее эффективно на практике используются материалы, которые создаются согласно государственным стандартам, когда исследуемая характеристика заранее известна.

Схема зависимости теплопроводности от плотности бетона.

Обычно на среднюю плотность бетона оказывают влияние такие параметры, как:

насыпная плотность;
зерновой наполнитель;
расходы вяжущих веществ и воды.

Любая строительная смесь имеет в своем составе песок и наполнитель. Практически всегда изменение объемной массы используемого песка происходит в небольшом диапазоне. С большей интенсивностью происходит изменение массового отношения этого материала к прочим составляющим частям раствора. Поэтому влияние заполнителя на среднюю плотность является наибольшим.

Для более детального рассмотрения данного вопроса следует учитывать, что зависимость плотности бетона от заполнителя определяется превышением его доли над объемом всех остальных компонентов смеси. Для большинства видов изделий характерна наибольшая величина показателя собственной объемной массы.

Наличие легких заполнителей в структуре исследуемого строительного материала предполагает минимальную плотность материала. За счет этого объемная масса изделия снижается. Применение заполнителей с наибольшей плотностью происходит чаще, так как конструкция предполагает определенную необходимую прочность.

Такая классификация построена на основе зависимости от массы заполнителя, который применяется в процессе изготовления бетона. Если в качестве заполнителя выступают гранит, известняк, доломит, то при прочности материала 60МПа либо 600 кгс/см² средняя плотность составляет от 2200 до 2400 кг/м³. Данный вид изделий — это тяжелый бетон.

Если в состав бетона входят щебень и каменные породы легкого типа (пемза или туф), то средняя плотность составляет 1600-1800 кг/м³.

Этапы приготовления бетона вручную.

Это позволяет называть данный тип бетона легким. В процессе изготовления материала с применением легких пористых заполнителей получают разные типы легкого бетона. Их отличает показатель средней плотности, составляющей до 1800 кг /м³.

Прочность материала должна колебаться в пределах 7.5-40.0 МПа или 75.0 — 400.0 кгс/см². Они должны обеспечивать теплоизоляцию. По этой причине наибольшая часть объема материала заполняется воздухом. Данный состав имеет минимальную среднюю плотность. Поскольку она ниже аналогичного показателя для воды, то легкий бетон обладает минимальной несущей способностью. Это могут быть материалы, объемная масса которых составляет 1600 кг/м³.

Параметр плотности обеспечивает получение повышенных эксплуатационных свойств изделий. Зависимость показателя от класса материала дает возможность проводить его оценку, исходя из марки, которая указана для смеси. Она может колебаться в диапазоне 1600 — 2500 кг/м³.

При относительно большой массе материала его основание должно испытывать нагрузку в нормальном диапазоне, значения которого не должны превышать допустимых. Значительный уровень показателя связан с применением специальных компонентов при изготовлении смеси, к которым можно отнести металлическую стружку. При ее использовании исследуемый параметр способен увеличиться.

Специалистами на практике доказано, что в результате применения утяжеленных пористых заполнителей с повышенной прочностью не обеспечивается эффективная средняя плотность. Вместе с тем это связано с нормальными результатами полученных характеристик прочности бетона на растяжение, его ударной выносливости, долговечности.

источник

Прочность бетона – это техническая характеристика, определяющая его способность противостоять механическому и химическому воздействию.

Практически при любом строительстве, будь то жилые здания, или хозяйственные постройки, используется бетон. В зависимости от вида и этапа строительства, требования, предъявляемые к строительным материалам, могут существенно изменяться. Так, например, для заливки фундаментов и возведения стен используются различные марки бетона. Марка бетона в свою очередь определяется его прочностью.
Прочность бетона – это наиболее важная характеристика, определяющая свойства и эксплуатационные качества бетонных конструкций и элементов строительных сооружений.

Знание показателей прочности бетона позволит избежать многих нежелательных последствий для строительных сооружений. Например, использование бетона, имеющего недостаточный уровень прочности, может привести к снижению эксплуатационных качеств постройки, появлению трещин, преждевременному разрушению и досрочному выходу здания из строя.
Определение прочности бетона является также обязательной процедурой для застройщиков перед сдачей здания в эксплуатацию.

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.
Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

Разрушающие методы предполагают разрушение образца, изготовленного из контрольной пробы бетонной смеси, а также взятого из бетонной поверхности при помощи алмазного бура.

При этом методе исследования происходит раздавливание кубиков или выпиленных цилиндров бетона под испытательным прессом. Нагрузка увеличивается непрерывно и равномерно до момента разрушения контрольного образца. Полученная в результате цифра критической нагрузки фиксируется и по ней происходит дальнейший расчет прочности бетона.

Разрушающий метод считается наиболее точным для определения прочности бетона. Обследование здания методом раздавливания бетонных проб, определяет прочность бетона на сжатие. Согласно действующим в настоящее время СНиПам, он является обязательным перед сдачей здания в эксплуатацию.

Неразрушающие методы не требуют получения образцов и их последующего разрушения. Испытания проводятся при помощи различных приборов и инструментов.

В зависимости от используемых приспособлений различают следующие неразрушающие методы исследований:

частичного разрушения;
ударного воздействия;
ультразвукового обследования.

Метод частичного разрушения основан на местном воздействии на бетонную поверхность и приводит к незначительному ее повреждению.

Различают следующие методы частичного разрушения:

на отрыв;
скалыванием;
отрыв со скалыванием.

Метод отрыва состоит в закреплении на участке бетонной поверхности металлического диска при помощи специального клея и последующего его отрыва. Усилие, необходимое для разрушения бетона при подобном методе фиксируется и используется в дальнейших вычислениях прочности.
Метод скалывания заключается в механическом воздействии скользящего характера на ребро конструкции и регистрации усилия, при котором происходит откалывание его участка.

Метод отрыва со скалыванием характеризуется большей точностью, по сравнению с остальными методами частичного разрушения. Суть его состоит в закреплении на участке бетонной конструкции анкерных устройств и последующего их отрыва от поверхности.
Методы ударного воздействия основаны на применении к бетонной поверхности силового воздействия ударного типа.

Различают 3 метода определения прочности ударом:

метод ударного импульса;
упругого отскока;
пластической деформации.

Метод ударного импульса достаточно прост в использовании и состоит в регистрации силы удара и возникающей при этом энергии.

Метод упругого отскока не менее прост и заключается в определении величины отскока бойка ударника от бетонной поверхности.

Метод пластической деформации состоит в силовом воздействии на исследуемую область приборов с закрепленными на их ударной поверхности штампов шарикового или дискового типа. По глубине полученных в результате удара или давления отпечатков определяется прочность бетона.

Метод ультразвукового обследования подразумевает использование прибора, испускающего ультразвуковые волны. При этом определяется скорость ультразвука, проходящего сквозь бетонную конструкцию. Преимущество подобного метода – в возможности исследования не только поверхности бетона, но и его глубинных слоев. Недостаток – в большом проценте погрешности при расчетах.

В результате химических процессов, происходящих при взаимодействии бетонной смеси с водой прочность бетона в процессе его застывания увеличивается. Под влиянием различных факторов скорость химических реакций может замедляться и ускоряться. От этого же будет зависеть показатель прочности бетона.

Выделяют следующие основные факторы, влияющие на прочность бетона:

активность цемента;
процентное содержание цемента;
соотношение цемента и воды в растворе;
технические характеристики и качество наполнителей;
качество смешивания составляющих бетонной смеси;
степень уплотнения;
время, затраченное на застывание раствора;
внешние условия (температура воздуха и влажность среды);
применение повторного вибрирования.

Наиболее важным фактором, определяющим прочность бетона, является активность цемента. Выяснена и определена прямая зависимость между активностью цемента и прочностью бетона. Чем выше активность, тем более прочными получаются бетонные изделия и наоборот, чем она ниже, тем меньше прочность и качество бетона.

Процентное содержание цемента не менее важная величина, определяющая показатели прочности. Увеличение количества цемента в смеси ведет к повышению прочности бетонных конструкций. Уменьшение – к ее снижению. При этом существует следующая закономерность: увеличение прочности происходит лишь до определенного момента. В дальнейшем показатели прочности бетона возрастают незначительно, а вот его нежелательные качества – усадка и ползучесть, увеличиваются.

Соотношение цемента и воды влияет на прочность вследствие физических особенностей застывающей бетонной смеси. Одной из них является способность бетона связывать лишь 15-25% входящей в его состав воды. В бетонном же растворе, как правило, присутствует от 40 до 70% воды, необходимой для облегчения укладывания бетона в форму. Излишек воды приводит к образованию пор в толще бетона, что ведет к снижению его прочности. Отсюда вытекает следующая закономерность: при возрастании величины водоцементного соотношения В/Ц, прочность бетона уменьшается, а при ее уменьшении – увеличивается.

Качество и свойства наполнителей также играют немалую роль в формировании прочности бетона. Наличие органических и глинистых веществ, использование мелкофракционных наполнителей, приводит к снижению прочности. Крупные фракции имеют лучшее сцепление с цементным связующим, и их использование увеличивает прочность бетона.

Качество смешивания и применение вибрирования влияет на степень уплотнения бетонного раствора. От плотности бетона зависит его прочность. Чем плотнее улеглись частицы бетонного состава, тем выше будет прочность бетона.

Внешние условия и время отвердевания бетона – еще один из факторов, определяющих показатели его прочности. Наиболее благоприятной считается температура от 15 до 20С0. Влажность воздуха при этом должна составлять от 90 до 100%. При таких параметрах среды происходит быстрое возрастание прочности бетона и увеличивается время его отвердевания. С течением времени, показатель прочности увеличивается. Его рост прекращается лишь после полного высыхания бетона или его замерзания.

Давно выяснена и рассчитана закономерность, при которой происходит возрастание прочности бетона в зависимости от времени его застывания. В соответствии с ней наибольший показатель предела прочности – 100%, бетон набирает на 28-е сутки застывания. На 7-е сутки бетон показывает 60-80% своей потенциальной прочности. На 3-и сутки соответственно 30%. По ГОСТу, именно в эти дни рекомендовано производить испытания бетонных кубиков.

Изменение прочности бетона с течением времени происходит по следующей логарифмической зависимости:
Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28, где Rb – прочность бетона, n-количество дней, а lg-десятичный логарифм возраста бетона.
Расчет прочности по формуле дает лишь приблизительные показатели прочности. Важно учесть также, что подобным образом можно определить прочность бетона начиная с 3-х дневного возраста.

Марка бетона указывает предел его прочности на сжатие и выражается в кгс/см2 (килограмм-силы на см2). Обозначается она буквой М, а цифра после буквы указывает среднее, приблизительное значение прочности.
В строительстве чаще всего используются бетоны следующих марок: М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500.

Показатели прочности бетона по маркам:

М100 — показатель прочности равен 98,23 кгс/см2
М150 – от 130,97 до 163,71 кгс/см2
М200 – 196,45 кгс/см2
М250 – 261,93 кгс/см2
М300 – от 294,68 до 327,42 кгс/см2
М350 – от 327,42 до 360,18 кгс/см2
М400 – 392,9 кгс/см2
М450 – 458,39 кгс/см2
М500 – 523,87 кгс/см2

Марка бетона и его прочность зависит от количества цемента, входящего в его состав. Чем больше содержание цемента, тем выше будет марка и наоборот, чем ниже марка, тем меньше цемента содержит бетонная смесь.

Наиболее важной характеристикой бетона является его прочность на сжатие, определяемая маркой бетонной смеси. Для каждого вида строительных работ используются свои марки бетона.

Бетон марки М100 – разновидность легких бетонов. Применяется на начальных этапах строительства, для подготовки основания под фундамент, заливкой монолитных стен, перед арматурными работами, а также в дорожном строительстве при устройстве бордюров.

М150 – имеет несколько более высокую прочность, поэтому помимо подготовительных работ, может использоваться для стяжки пола, устройства пешеходных дорог. Возможно его применение в качестве фундамента при строительстве малоэтажных построек. Так же, как и марка М100, является одним из видов легких бетонов.

М200 – наиболее часто используемая в строительстве марка. Обладает достаточно высоким показателем прочности и применяется практически на всех этапах строительных работ. Бетоном, имеющим такую марку, заливают фундаменты, площадки, пешеходные дорожки. Используют его и для устройства лестниц и лестничных пролетов, а также возведения несущих стен. При строительстве дорог, бетоном марки М200 формируют подушку под бордюр.

М250 – охватывает сферу применения предыдущей марки. Однако вследствие более высокой прочности может также применятся в производстве плит для перекрытий при возведении малоэтажных зданий.

М300 – не менее популярная марка в строительстве, чем бетон марки М200. Из него изготавливаются блоки несущих стен, плиты перекрытий, лестницы, заборы. М300 используется для заливки монолитных фундаментов, площадок и в других подобных работах.

М350 – имеет достаточно высокую прочность. Область применения – изготовление фундаментных плит при возведении многоэтажных зданий, плит перекрытий и опорных балок. Используют марку М350 в монолитном строительстве, при изготовлении аэродромных плит, опорных колонн, бассейнов и подобных изделий.

М400 – сфера применения — изготовление ЖБИ, строительство гидротехнических сооружений и зданий, несущих повышенную, по сравнению с жилыми постройками, нагрузку. Это могут быть многоэтажные торгово-развлекательные комплексы, аквапарки и так далее.

М450 – применяется при возведении плотин, строительстве дамб и метро.

М500 – основная сфера применения – гидротехнические сооружения и железобетонные конструкции.

источник

Основной характеристикой бетонного раствора, влияющей на качество и прочность бетона после высыхания, является его плотность. В зависимости от добавляемых компонентов плотность бетона может изменяться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. В процессе застывания раствора жидкость испаряется и плотность бетонной смеси увеличивается. Чтобы при этом не образовывались пустоты, можно делать раствор из смеси глиноземистого или пуццоланового портландцемента. Плотность раствора можно также увеличивать за счёт повышения соотношения количества цемента к количеству воды, но при этом уменьшается текучесть раствора, возникают проблемы с заливкой и укладкой.

Плотность раствора определяет вес и прочность бетонного изделия. По этому показателю бетон делится на классы или марки, на которые ориентируются конструкторы при производстве расчётов и выборе материала для конструкционных элементов зданий и сооружений. Использование специальных добавок — пластификаторов позволяет совершенствовать общие показатели применения готовой к применению смеси. В соответствии с принятой классификацией марок бетона, его состав регламентирован требованиями ГОСТа.

Удельный вес или плотность бетона в количественном отношении определяется как отношение массы продукта к его объёму. Он напрямую влияет на качественные характеристики конечной бетонной продукции. А на величину плотности влияют следующие факторы:

Состав замеса для приготовления бетона, где в виде заполнителя могут применяться щебень, гравий или керамзит. Более плотный щебень будет в конечном итоге определять и больший удельный вес конечного раствора по сравнению с бетоном с керамзитовым заполнителем.
Качество и марка применяемого цемента.
Зернистость и тип песка.
Использование пластификаторов.
Состав воды, используемой для разведения раствора.

К основным качественным показателям бетона относятся:

Прочность, определяющая долговечность и срок эксплуатации конечной продукции.
Однородность, зависящая от диффузионных и адгезионных свойств его компонентов.
Упругость, отражающая способность раствора полностью заполнять форму опалубки.
Пористость, обеспечивающая «дышащие» свойства материала.

Пористость является показателем, обратным по значению плотности бетона. Она также влияет на прочность бетонного изделия, только в обратной пропорциональной зависимости, т.е. чем больше этот показатель бетона, тем меньше прочность изделия. Пористость бетонного материала возникает вследствие наличия внутри него микроскопических пустот различных объёмов. Её величина показывает соотношение суммарного объёма всех внутренних пустот к объёму материала.

Поры образуются в процессе затвердевания материала из-за испарения жидкости, их объём зависит от многих факторов, в том числе, пропорции составляющих компонентов, зернистость заполнителя, влажность готового раствора. При приготовлении замеса следует руководствоваться инструкцией и помнить: чем жиже раствор, тем пористее будет бетон после застывания. Опытные строители на практике «набивают глаз» по оптимальной пропорции воды и наполнителей, необходимой для получения нужного результата и пористости бетона.

По значению средней плотности установлены следующие типы бетона:

Особо тяжелый вид с удельным весом свыше 2500кг/м3. В таком бетоне в виде заполнителя применяются стальные элементы, железная руда или магнетит. Примерами особо тяжёлых типов являются магнетитовый, баритовый бетон, сталебетон и т.д. Они используются для возведения особо прочных защитных блоков и дамб, например, в строительстве атомных электростанций для защиты персонала от радиации.
Тяжёлый тип с плотностью 2-2,5 т/м3, в котором заполнителями являются плотный песок, гранит, мрамор, известняк и другие горные минералы. Этот тип находит основное применение в строительстве объектов тяжёлой промышленности, например, в возведении опор для мостов, линий электропередач, заливки фундаментов многоэтажных зданий.
Облегчённый тип имеет среднюю плотность 300-2000 кг/м3. Стандартным заполнителем в облегчённом типе бетона является щебень. Этот тип известен среди потребителей под названием обычного бетона, широко применяемого в возведении монолитных и блочных жилых домов, заливке фундаментов под малоэтажные здания.
Лёгкий тип, обладающий удельной массой в пределах 500-1800 кг/м3, использует пористый наполнитель в виде пемзы или керамзита. Среди лёгких типов бетона принято различать 2 их вида: более плотный (1,4-1,8 т/м3) конструктивный бетон и менее плотный (0,5-1,400 т/м3) теплоизоляционный бетон. Оба вида широко практикуются в строительстве жилого сектора и бизнес-объектов. Особую актуальность они имеют при возведении зданий в районах с повышенной сейсмической опасностью.
Особо лёгкий тип, имеющий плотность не более 500 кг/м3, включает в виде заполнителя такие породы камня, как арболит или перлит. В число особо лёгких типов входят пено- и газобетоны. Они часто применяются при возведении и утеплении стен, перекрытий, перегородок в жилых зданиях и служебных постройках.В строительстве нередко при возведении одного сооружения в зависимости от назначения и степени нагрузки могут использоваться разные типы бетона.

В случае, когда требуется дополнительное повышение плотности материала, достигнуть его можно несколькими способами:

использованием особых марок цемента, обладающих способностью расширяться или не усаживаться при высыхании раствора;
применением гидравлических добавок, к примеру, гидроокисид железа или пемзы, которые заполняют собой образующиеся при высыхании бетона поры;
добавлением поверхностно-активных компонентов, увеличивающих пластичность бетонного раствора;
использованием жидкого стекла, которое обеспечивает усиление межкомпонентных связей в бетоне;
уменьшением влажности раствора за счёт повышения содержания цемента и снижения объёма воды.

В противоположном случае, когда нужно уменьшать плотность материала, достигнуть нужной цели можно посредством:

использования пористых заполнителей, обладающих малым удельным весом;
применения технологии вспенивания в процессе затвердевания бетона;
повышения влажности раствора за счёт изменения концентрации воды и цемента.

Для получения максимальной плотности бетона следует тщательно выбирать нужный заполнитель с соответствующим фракционным составом, чтобы обеспечить минимальную пористость.

Замешивание бетонного раствора может производиться вручную или с помощью бетономешалок. При этом оно должно выполняться до получения однородной сметанообразной консистенции. Для проверки готовности раствора по плотности можно использовать следующий испытанный на практике способ. Дать раствору отстояться немного до образования на поверхности воздушных пузырьков. Затем нужно взять на лопату немного раствора, встряхнуть его и перевернуть лопату. Если раствор прилипает и падает не сразу, нужно добавлять воды или песка. Основным компонентом, влияющим на плотность материала, является наполнитель, т.к. в пропорциональном отношении он занимает наибольший объём в смеси. При использовании гравия и щебня их плотность должна вдвойне или втройне превышать расчётную плотность получаемого бетона, так как бетон обладает способностью со временем увеличивать свою прочность. При этом мелкие фракции заполнителя уменьшают пористость бетона.

Технология укладки раствора также оказывает влияние на плотность бетона после его затвердевания. Важной процедурой в этом отношении является трамбовка залитого бетона, которая направлена на выдавливание воздушных пузырьков изнутри раствора на его поверхность. Более плотные марки бетона требуют более тщательной трамбовки, для чего могут применяться различные ручные и механизированные приспособления, например, электрические или пневматические вибраторы.

Процедуру уплотнения следует проводить до тех пор, пока на поверхности раствора не появится характерная пенка или молочко. Это результат вытеснения наружу излишков влаги и воздуха изнутри раствора. Тем самым достигается высокая плотность и прочность материала. Для вытеснения воздуха изнутри бетонного раствора наружу могут применяться и другие способы в виде втыкания в бетон железных штырей или вакуумирования.

Последний метод относится к наиболее прогрессивным способам и широко практикуется в дорожном строительстве для повышения плотности асфальтобетонного дорожного покрытия. Вакуумирование эффективно при использовании марок цемента на основе шлакосиликатных компонентов. Все марки бетона в соответствии с принятой классификацией по плотности принято обозначать латинской буквой D с добавлением чисел, обозначающих его удельную массу в кг/м3. При этом диапазон марок лежит в пределах D200-D5000, например, к лёгким маркам бетона относятся D500 – D1800 и т.д.

Некоторую путаницу для неосведомлённых пользователей может внести разделение бетона по классу, обозначаемое буквой «В», и по прочности на сжатие, обозначаемое буквой «М» и измеряемое кг/см2. Повышая плотность бетона, потребитель достигает улучшения его физических и механических показателей, а также таких эксплуатационных качеств, как водонепроницаемость, морозоустойчивость, долговечность, прочность и противодействие коррозии.

источник

20 Июл 2019 admin 23