Способы измерения прочности бетона

Бетон является разновидностью искусственного камня, который широко применяется во всем мире уже не одно столетие. Это материал получается в результате твердения правильно составленной смеси из воды, цемента и заполнителей. В состав также могут входить различные добавки, усиливающие или снижающие то или иное свойство бетонной смеси, влияя на такой важный показатель, как средняя прочность бетона.

Основные свойства бетонной смеси

Качество затвердевшей бетонной смеси определяется показателями прочности, плотности, однородности, пластичности и рядом других свойств. Технические характеристики определяются лабораторными исследованиями, основанными на механическом воздействии на образец или ультразвуковым воздействием с последующим построением градуировочной зависимости, где данные показаны в виде графика или таблицы.

Свойства бетонной смеси

Плотность затвердевшего раствора является одним из показателей его качества и определяется соотношением массы к объему. Плотность материала зависит от количества вовлеченного воздуха при последующем его застывании. Чем меньше воздуха – тем меньше пор и, соответственно, выше плотность материала. Чем плотней бетон, тем он прочнее.

Существует прямая зависимость прочности бетона от его плотности. Так как плотность измерить достаточно сложно, в строительстве существует такое понятие, как средняя прочность.

Полученному в результате 95 из 100 лабораторных испытаний среднему показателю присваивается обозначение, которое и является классом бетона. Класс в проектной документации является единым во всем мире, обозначается буквой «В» и измеряется в мПа.

Прочность

Это важнейший показатель качества материала, который гарантируется ГОСТ на 28 сутки его естественного твердения. Значением прочности принято считать сопротивление к разрушению целостности структуры вследствие внутренних напряжений и внешних воздействий.

Бетон, как и любой искусственный камень, имеет пористую структуру, поэтому лучше всего сопротивляется сжатию. Показатель прочности бетона на сжатие определяет его марку, которая обозначается буквой «М» и измеряется в кгс/см2. Например: Смесь М400 говорит о том, что прочность на сжатие его составляет 400 кгс/см2.

Существует соответствие класса и марки бетона, которая представлена в таблице.

Марка Класс, мПа Прочность, кгс/см2
М 75 В 5 65 кгс/см2
М 100 В 7,5 98 кгс/см2
М 150 В 10 131 кгс/см2
М 200 В 15 196 кгс/см2
М 250 В 20 262 кгс/см2
М 300 В 22,5 294 кгс/см2
М 350 В 25 327 кгс/см2
М 400 В 30 393 кгс/см2

Виды

Различают два типа прочности бетона на сжатие – это кубиковая и призменная.

Кубиковая

Кубиковая прочность неармированного бетона – это способность образца (кубика), твердевшего 28 суток при влажности 95-100 % и температуре окружающего воздуха 20-23 °С, выдерживать определенное давление. Измеряется в мПа.

Призменная

Призменная прочность бетона – это временное сопротивление бетонной призмы сжатию. Как правило, призменная ниже кубиковой. Чем больше зависимость между высотой и основанием образца, тем меньше его прочность. Измеряется в кгс/ч.

Призменная прочность бетона

При производстве железобетонных конструкций различают проектную, нормируемую, требуемую, фактическую, распалубочную, передаточную и отпускную прочность бетона.

  1. Проектная – это прочность бетона при его определенном возрасте. Если нет особых требований, то предел проектной прочности достигается при возрасте уложенной смеси 28 дней.
  2. Нормируемая – это значение, установленное проектной или другой нормативной документацией.
  3. Требуемая – это минимально допустимое значение прочностных характеристик изделий в рамках одной партии.
  4. Фактическая — это средний показатель характеристик изделий в рамках одной партии.
  5. Распалубочная прочность армированного бетона считается минимально допустимым значением, при котором изделие можно вынимать из формы.
  6. Передаточная прочность армированного бетона – это регламентируемое значение кубиковой прочности к моменту его армирования. Передаточная прочность не назначается ниже 70% от проектной и не может быть менее 14 мПа.
  7. Отпускная прочность бетона – это характеристика, при которой изделие разрешено отпускать потребителю.

Как определяется

Существует два метода определения прочности: разрушающий и не разрушающий. Разрушающий метод состоит в раздавливании образцов материала и является наиболее точным. Критическая прочность бетона фиксируется и является исходным показателем для расчета прочности бетона и определяется в мПа. К разрушающим методам контроля относятся кубиковое и призменное испытание образцов, описанное выше. Испытания регламентируются ГОСТ 18105-86.

К неразрушающим методам контроля относятся методы воздействия ударом, частичного разрушения и ультразвуковое исследование образца.

Метод ударного обследования образца

Существуют три основных ударных метода исследования:

Метод ударного обследования образца

  1. Ударного импульса. Метод заключается в определении выделенной энергии при определенной силе удара.
  2. Отскока. Метод регистрирует величину отскока бойка от поверхности изделия или образца.
  3. Деформации. При таком методе производится давление на бетонную поверхность с последующей регистрацией давления в мПа и глубины деформации.

Метод частичного разрушения изделия

Этот метод также предполагает три типа воздействия на бетонный образец.

Отрыв. Метод заключается в приклеивании к бетонной поверхности металлического диска с последующим его отрывом. Определяющим значением является усилие, значение которого используется в дальнейших вычислениях. Определяется в мПа.

Метод частичного разрушения изделия

Скалывание. Метод скалывания заключается в скользящем воздействии на грань образца с регистрацией усилия, необходимого для частичного разрушения объекта.

Отрыв со скалыванием. Суть этого метода состоит в анкерном креплении на поверхности бетонной конструкции специального устройства с последующим его отрывом и регистрацией данных.

Ультразвуковое обследование

В основе метода лежит построение градуировочной зависимости между прочностью бетона и скоростью прохождения через него ультразвука. На построение градуировочной зависимости влияет:

  • состав и фракция заполнителя;
  • уменьшение или увеличение массы цемента;
  • способ приготовления и уплотнения смеси;
  • напряженность бетона.

Ультразвуковое обследование

Градуировочную зависимость определяют по единичным значениям скорости распространения ультразвуковых волн и прочности бетона. За единичное значение прочности бетона принимают средние значения при исследованиях идентичных образцов. Градуировочную зависимость выстраивают в виде таблицы или графика, построенного на основе линейного или экспоненциального вида. На предприятиях, выпускающих ЖБ конструкции, проверку градуировочной зависимости осуществляют не реже 1 раза в 2 месяца, согласно ГОСТ 17624-87.

Отчего зависит

Среди технологических факторов, влияющих на структуру и прочность бетона можно выделить:

  1. Активность или качество цемента.
  2. Количество цемента. С количеством цемента следует быть внимательным, так как с его увеличением выше оптимального значения происходит повышение плотности, но снижение других свойств бетона.
  3. Чистота и форма заполнителей. Загрязненный и гладкий заполнитель имеет низкую сцепливаемость с цементным молочком, вследствие чего уменьшается качество смеси.
  4. Качество замеса. Недостаточное перемешивание значительно снижает прочностные характеристики бетона.
  5. Способ уплотнения. Плотность, а, соответственно, и прочность бетонного изделия выше при уплотнении вибраторами. Ручное уплотнение значительно снижает качество смеси.
  6. Возраст. Нарастание прочности бетона наступает по прошествии 28 суток естественного твердения.
  7. Условия твердения. Максимальную прочность получает бетон, твердевший во влажной среде при температуре 15-20 °С. При понижении температуры нарастание прочности снижается. Нижний температурный предел твердения составляет 0 °С.

Прочность бетона

Отдельного разговора заслуживает влагоцементное соотношение, которое является главным фактором в требуемых прочностных характеристиках смеси. Самый «правильный» бетон получится, если в смесь добавить 20% воды от массы цемента. Но при такой зависимости смесь получается слишком сухая, что приведет к потере пластичности и сделает практически невозможным ее укладку. Именно поэтому в раствор добавляется воды в несколько раз больше необходимой нормы. При твердении влага из раствора испаряется, что приводит к появлению пор, снижающих плотность материала.

Если обобщить вышесказанное, то основной закон прочности бетона состоит в зависимости показателя от качества применяемых материалов и плотности затвердевшей смеси.

Наиболее прочный материал

Большинство наших соотечественников интересует вопрос, какой должен быть состав и технические характеристики у самого качественного в мире бетона? Буквально несколько месяцев назад представитель японской компании Taiheiyo Cement сообщил прессе, что ими был разработан самый прочный бетон, способный выдержать давление более 4,5 т на 1 см2. Такое заявление произвело в строительном мире «эффект разорвавшейся бомбы», так как предельная прочность металлических конструкций на сегодняшний день не превышает 2 т на см2.

Технология производства является коммерческой тайной компании. Полный состав заполнителей также не разглашается, но, по словам представителя компании, в составе бетона используются особые кремниевые добавки.

Будем надеяться, что эта технология в скором времени появится и на нашем рынке, что даст возможность отечественным компаниям значительно повысить качество и скорость строительства новых объектов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *