Міцність бетону, будівельний довідник

Міцність бетону залежить від цілого ряду чинників і при одній і тій же технології виробництва (однаковому складі, приготуванні і режимі тверднення) може змінюватися досить значно. В основному міцність бетону залежить:

від віку бетону, і умов твердіння;
від форми і розмірів зразка;
від роду і характеру напруженого стану.

При різних силових впливах - стиску, розтяганні, зрізі - бетон має різну міцність.
Відсутність закономірності в розташуванні частинок, складових бетон, в розташуванні і крупності пір призводить до того, що при випробуванні зразків, приготованих з однієї і тієї ж бетонної суміші, виходять неоднакові показники міцності.
Слід ще зауважити, що неоднакові умови випробування і неоднакові швидкості завантаження зразків також призводять до розкиду показників міцності бетону. З усіх міцності бетону найбільш просто визначається його міцність при стисненні. Разом з тим, високий опір бетону стиску є його найбільш цінним властивістю, широко використовуваним в конструкціях. З цих міркувань в якості еталону міцності бетону прийнята марка бетону, що позначає граничний опір R в кг / см 2 (межа міцності) при стисненні кубика з ребром 20 см у віці 28 днів з бетону робочого складу, виготовленого і випробуваного відповідно до стандарту. Отже, визначення марки бетону зв'язується з характером силового впливу, формою і розмірами зразка, віком бетону. Межа міцності на стиск при випробуванні кубика підраховується шляхом ділення величини руйнівного сили Np на площу грані кубика F:

Перевірка бетону на міцність

У ряді країн (США та ін.) Замість кубика прийнятий зразок, який має форму циліндра висотою 12 "= 30,5 см і діаметром 6" = 15,2 см. Для одного і того ж бетону міцність циліндричного зразка таких розмірів становить 0,75 -0,8 від міцності кубика з розміром ребра 20 см. Бетон для бетонних і залізобетонних конструкцій в залежності від його об'ємної ваги і марки може бути:

а) важкий - об'ємною вагою 1800 кг / м³ і більше, марок 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 і 600;
б) легкий - об'ємною вагою менше 1800 кг / м³, марок 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250 і 300.
В окремих випадках в залежності від термінів фактичного завантаження залізобетонної конструкції, способу виготовлення і умов твердіння бетону, термінів монтажу, а також виду застосовуваного цементу дозволяється визначати розрахункові характеристики бетону у віці, що відрізняється від 28 днів. При цьому в проекті, крім марки бетону, вказується Кубікова міцність бетону. по якій визначалися його розрахункові характеристики, і відповідний їй вік бетону.
Вибір оптимальної марки бетону проводиться на підставі техніко-економічних міркувань, в залежності від типу залізобетонної конструкції, умов її експлуатації, способу виготовлення і монтажу. Для залізобетонних конструкцій застосування важкого бетону марки нижче 150 забороняється; легкі бетони марки Нижче 150 можуть застосовуватися в тих випадках, коли за умовами експлуатації виключено дію вологи і заморожування, оскільки легкі бетони володіють
значною пористістю.
Для стиснутих залізобетонних елементів з важкого бетону, розміри перетинів яких визначаються з розрахунку на міцність, рекомендується застосовувати бетон марки не нижче 200. Для сильно навантажених конструкцій, наприклад для колон нижніх поверхів багатоповерхових будинків, а також для колон одноповерхових будівель, що сприймають значну крановую навантаження, рекомендується приймати бетон марок 300 і 400.
Для елементів, що згинаються зі звичайного залізобетону приймають бетон марок 150 і 200. Попередньо напружені залізобетонні конструкції виконують з бетону марок 200-600.

Досліди показують, що міцність бетону наростає протягом тривалого часу, але найбільш швидке зростання міцності спостерігається в початковий період твердіння. Так, міцність бетону, приготовленого на портландцементі, інтенсивно наростає в перші 28 діб, а на пуцолановому і жужільному портландцементе повільніше - приблизно в перші 90. доби. Але і в подальшому при наявності сприятливих, умов твердіння, т. Е. При плюсовій температурі і наявності вологого середовища, міцність бетону може наростати досить тривалий час, що вимірюється роками. Пояснюється це явище тривалим процесом скам'яніння цементного тесту-твердением гелю і зростанням кристалів.
За даними дослідів бетонні зразки, що зберігалися протягом 11 років, показали наростання міцності в умовах вологого середовища вдвічі, при цьому з кривих малюнка

помітна тенденція і до подальшого зростання міцності, а в умовах сухого середовища (після перших 7 днів вологого зберігання) -в 1,4 рази; у другому випадку наростання міцності припинилося до кінця першого року. Якщо бетон залишається сухим, як це буває при експлуатації більшості залізобетонних конструкцій, то після закінчення першого року можна очікувати помітного наростання міцності. Бетони високих марок не дають помітного приросту міцності.
В інших дослідах протягом 20 років спостерігалося безперервне наростання міцності зразків, причому до кінця цього терміну міцність бетону збільшилася більш ніж в 2 рази проти 28-денний.
Підвищення температури і вологості середовища значно прискорює процес твердіння бетону. З цією метою залізобетонні вироби на: заводах піддають спеціальній термовлажмостной обробці при температурі 80-90 ° і вологості 90-100% або ж автоклавної обробці при тиску пара близько 8 ати і температурі 170 °. В останньому, випадку через 12 год. може бути отриманий бетон проектної марки.
Однак жорсткі бетонні суміші на швидкотверднучих високоміцних портландцементах і без спеціальної термовологісної обробки (що вимагає додаткових, витрат і збільшує вартість залізобетону) вже через 3 доби набирають міцність, близьку до марочної.
При заморожуванні в ранньому віці наростання міцності бетону припиняється, а після відтавання здатність його до подальшого накопичення міцності знижується. Дослідженнями радянських учених встановлено, що заморожування бетону, який набрав близько 70% проектної міцності, не приводить після відтавання до втрати його здатності накопичувати міцність. Звідси було встановлено, що підігрів бетону, що укладається при негативних температурах, достатньо проводити лише протягом перших 7-8 діб.