Справочник строителя | Свойства бетона

ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего бетон сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в некоторых конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может определяться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%.

Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: Вb1; Вb1,5; Вb2; Вb2,5; Вb3,5; Вb5; Bb7,5; Вb10; Вb12,5; Вb15; Вb20; Вb25; Вb30; Вb35; Вb40; Вb50; Вb55; Вb60. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см2 (МПах10).

Тяжелый бетон имеет следующие марки при сжатии: Мb50; Мb75; Мb100; Мb150; Мb200; Мb250; Мb300; Мb350; Мb400; Мb450; Мb500; Мb600; Мb700; Мb800.

Между классом бетона и его средней прочностью при коэффициенте вариации прочности бетона n = 0,135 и коэффициенте обеспеченности t = 0,95 существуют зависимости:

Вb = Rb х0,778, или Rb = Вb / 0,778.

При проектировании конструкций обычно назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношение классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в табл. 1.

Прочность при растяжении. С прочностью бетона на растяжение приходится иметь дело при проектировании конструкций и сооружений, в которых не допускается образование трещин. В качестве примера можно привести резервуары для воды, плотины гидротехнических сооружений и др. Бетон на растяжение подразделяют на классы: Вt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Вt2; Bt2,4; Вt2,8; Вt3,2 или марки: Рt10; Bt15; Bt20; Bt25; Bt30; Bt35; Вt40.

Прочность на растяжение при изгибе. При устройстве бетонных покрытий дорог, аэродромов назначают классы или марки бетонов на растяжение при изгибе.

Классы: Вbt0,4; Вbt0,8; Вbt1,2; Bbt1,6; Вbt2,0; Вtb2,4; Вbt2,8; Вbt3,2; Вbt3,6; Вbt4,0; Bbt4,4; Вbt4,8; Вbt5,2; Вbt5,6; Вbt6,0; Вbt6,4; Вbt6,8; Вbt7,2; Вbt8.

Таблица 1. Соотношение классов и марок при сжатии для тяжелого бетона

Класс

Rb ,МПа

Марка

Класс

Rb, МПа

Марка

BbЗ,5

4,5

Mb 50

Bb30

39,2

Mb 400

Bb5

6,5

Mb 75

Bb35

45,7

Mb 450

Bb7,5

9,8

Mb 100

Bb40

52,4

Mb 500

Bb10

13

Mb 150

Bb45

58,9

Mb 600

Bb12,5

16,5

Mb 150

Bb50

65,4

Mb 700

Bb15

19,6

Mb 200

Bb55

72

Mb 700

Bb20

26,2

Mb 250

Bb60

78,6

Mb 800

Bb25

32,7

Mb 300

 

 

 

 

Марки: Рbt5; Рbt10; Рbt15; Рbt20; Рbt25; Рbt30; Рbt35; Рbt40; Рbt45; Рbt50; Рbt55; Рbt60; Рbt65; Рbt70; Рbt75; Рbt80; Рbt90; Рbt100.


Технологические факторы, влияющие на прочность бетона. На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Активность цемента. Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость Rb = f(RЦ). Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.

Содержание цемента. С повышением содержания цемента в бетоне его прочность растет до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. Поэтому не рекомендуется вводить на 1 м3 бетона более 600 кг цемента.

Водоцементное отношение. Прочность бетона зависит от В/Ц. С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением — уменьшается. Это определяется физической сущностью формирования структуры бетона. При твердении бетона с цементом взаимодействует 15-25% воды. Для получения же удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40-70% воды (В/Ц = - 0,4...0,7). Избыточная вода образует поры в бетоне, которые снижают его прочность.

При В/Ц от 0,4 до 0,7 (Ц/В = 2,5... 1,43) между прочностью бетона Rв , МПа, активностью цемента Rц, МПа, и Ц/В существует линейная зависимость, выражаемая формулой:

Rb = A Rц (Ц/В – 0,5).

При В/Ц < 0,4 (Ц/В > 2,5) линейная зависимость нарушается. Однако в практических расчетах пользуются другой линейной зависимостью:

Rb = A1 Rц (Ц/В + 0,5).

Ошибка в расчетах в этом случае не превышает 2-4 % вышеприведенных формулах: А и А1 — коэффициенты, учитывающие качество материалов. Для высококачественных материалов А = 0,65, А1 = 0,43, для рядовых — А = 0,50, А1 = 0,4; пониженного качества — А = 0,55, А1 = 0,37.

Прочность бетона при изгибе Rbt, МПа, определяется по формуле:

Rbt =A` R` ц (Ц/В - 0,2),

где Rц — активность цемента при изгибе, МПа;

А' — коэффициент, учитывающий качество материалов.

Для высококачественных материалов А' = 0,42, для рядовых - А' = 0,4, материалов пониженного качества — А' = 0,37.

Качество заполнителей. Не оптимальность зернового состава заполнителей, применение мелких заполнителей, наличие глины и мелких пылевидных фракций, органических примесей уменьшает прочность бетона. Прочность крупных заполнителей, сила их сцепления с цементным камнем влияет на прочность бетона.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, вибро - и турбосмесителях выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях на 20-30%. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности тонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.

Влияние возраста и условий твердения. При благоприятных температурных условиях прочность бетона растет длительное время и изменяется по логарифмической зависимости:

Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28,

где Rb(n) и Rb(28) — предел прочности бетона через n и 28 суток, МПа; lgn и lg28 — десятичные логарифмы возраста бетона.

Эта формула осредненная. Она дает удовлетворительные результаты для бетонов, твердеющих при температуре 15-20 °С на рядовых среднеалюминатных цементах в возрасте от 3 до 300 суток. Фактически же прочность на разных цементах нарастает поразному.

Рост прочности бетона во времени зависит, в основном, от минерального и вещественного составов цемента. По интенсивности твердения портландцементы подразделяют на четыре типа (табл. 2).

Интенсивность твердения бетона зависит от В/Ц. Как видно из данных, приведенных в табл. 3, более быстро набирают прочность бетоны с меньшим В/Ц.

На скорость твердения бетона большое влияние оказывает температура и влажность среды. Условно-нормальной считается среда с температурой 15-20 °С и влажностью воздуха 90-100%.

Таблица 2. Классификация портландцементов по скорости твердения

Тип цемента

Минеральный и вещественный составы портландцементов

К = Rbt(90) / Rbt(28)

К =Rbt(180) / Rbt(28)

I

Алюминатный (С3А = 1 2%)

1-0,5

1,0-1,1

II

Алитовый (С3S> 50%, С3А =8)

1,05-1,2

1,1-1,3

III

Портландцемента сложного минерального и вещественного состава (пуццолановый портландцемент c содержанием в клинкере С3А = 1 4%, шлакопортландцемент с содержанием шлака 30-40%)

1,2-1,5

1,3-1,8

IV

Белитовый портландцемент и шлакопортландцемент с содержанием шлака более 50%

1,6-1,7

1,55

 

Для сравнения предел прочности бетона, определенный по формуле:Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28

1,35

1,55

 

Таблица 3. Влияние В/Ц и возраста на скорость твердения бетона на цементе III типа

В/Ц

Относительная прочность через сут.

1

3

7

28

90

360

0,4

0,24

0,48

0,70

1

1,15

1,38

0,5

0,17

0,43

0,66

1

1,19

1,47

0,6

0,11

0,37

0,64

1

1,21

1,55

0,7

0,08

0,33

0,64

1

1,35

1,67

По формуле

-

0,33

0,58

1

1,35

1,77

 

Как видно из графика, приведенного на рис. 1, прочность бетона в 28-суточном возрасте, твердевшего при 5 °С, составила 68%, при 10°С — 85%, при 30 °С — 115% от предела прочности бетона, твердевшего при температуре 20 °С. Те же зависимости наблюдаются и в более раннем возрасте. То есть интенсивнее набирает прочность бетон при более высокой температуре и, напротив, медленней — при ее понижении.

При отрицательной температуре твердение практически прекращается, если не снизить температуру замерзания воды введением химических добавок.

Рис. 1. Рост прочности бетона при разной температуре

Рост прочности бетона при разной температуре

Твердение ускоряется при температуре 70-100 °С при нормальном давлении или при температуре около 200 °С и давлении 0,6-0,8 МПа. Для твердения бетона требуется среда с высокой влажностью. Для создания таких условий бетон укрывают водонепроницаемыми пленочными материалами, покрывают влажными опилками и песком, пропаривают в среде насыщенного водяного пара.

Повторное вибрирование увеличивает прочность бетона до 20%. Оно должно выполняться до конца схватывания цемента. Повышается плотность. Механические воздействия срывают пленку гидратных новообразований и ускоряют процессы гидратации цемента.

О строительстве - для строителей, застройщиков,

заказчиков, проектировщиков, архитекторов

Справочник строителя | Справочник на каждый день | Стройка и ремонт форум

При полном или частичном использовании материалов, обратная индексируемая ссылка на www.baurum.ru обязательна