Прочности бетона: Прочность бетона. Классы и марки бетона по прочности и как они определяются

Прочность бетона. Классы и марки бетона по прочности и как они определяются

Прочность бетона – это способность вещества, после его затвердевания, выдерживать физические, химические и механические нагрузки и воздействия. Это ключевая характеристика, которая играет определяющую роль при определении способов строительства и дальнейшей эксплуатации бетонных конструкций и сооружений.

Определение и установление прочностных показателей бетона является очень важным аспектом строительства. Застройщик обязан учитывать этот показатель перед тем, как сдавать объект. Заказчик так же должен внимательно подойти к прочности бетона, чтобы избежать опасных жизней людей ситуаций. Для начала, давайте рассмотрим разновидности современного бетона.

Существует несколько групп по весу бетона:

• Суперлёгкие;
• Лёгкие;
• Тяжёлые;
• Очень тяжёлые.

Изготовление и подготовка бетонной смеси немаловажный процесс, от которого напрямую зависят дальнейшие характеристики бетонных изделий. Помимо основных ресурсов, используемых для создания смеси, допускается применение добавок, которые позволяют не только усилить уже имеющиеся свойства смеси, но и наделить её новыми. За более подробной информацией о добавках Polytem ®, обращайтесь к нашим специалистам или перейдите на соответствующий раздел сайта.

Марки бетона по прочности

Для определения прочности бетона, из подготовленной смеси создаётся небольшой кубик, грани которого равны 15 см. Образец подвергается испытаниям. На него оказывается механическое давление. Наибольшее значение давления, которое способен выдержать куб, указывается в наименовании марки бетона, для обозначения марки используется литера «М». Например, бетон марки М100 способен выдерживать давление 98кгс/см2 (килограмм-сила). На сегодняшний день, существует семь наиболее распространённых марок, используемых в самых разных сферах.

Класс бетона по прочности

Распределение бетонов на классы по прочности происходит по аналогичному способу, как и с распределением по маркам. Для определения класса используется литера «В». В данном случае меняется единица измерения и учитываются физико-химические аспекты используемых наполнителей, затворителей, связующего, способа заливки. Единицей измерения является Мпа (мегапаскаль). Технические тесты и испытания проводятся по ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности». Для более наглядного примера давайте рассмотрим соотношение марки бетона к классу, основные области применения и допустимые нагрузки.

Таблица марки и класса бетона по прочности

Как можно повысить класс и марку бетона?

Для того, чтобы усилить набор прочности бетона, допускается использование дополнительных наполнителей, затворителей или связывающего вещества. Наиболее распространённым примером является добавление полипропиленовой фибры в бетонную смесь, что позволяет повысить раннюю и конечную прочность бетона.

Мы же настоятельно вам рекомендуем воспользоваться качественным продуктом, добавкой в бетон для набора прочности Polytem ® Force. Этот продукт гарантированно усилит прочностные характеристики вашей смеси, увеличит её твёрдость и эксплуатационный период.

Сфера эксплуатации в зависимости от прочности

В зависимости от принадлежности к той или иной марке или классу, смесь может использоваться для совершенно разных целей. Давайте рассмотрим наиболее популярные и востребованные.

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

• М100 – лёгкий бетон, используемый на подготовительных и начальных этапах строительства. С его помощью осуществляется подготовка к заливке монолитных стен, арматурных работ. Из него устанавливаются бордюры и поребрики;
• М150 – Спектр применения совпадает с указанной выше маркой. Имеет более высокую прочность;
• М200 – самая востребованная и наиболее часто используемая марка. Используется для множества целей – от укладки дорог и тротуаров и заканчивая возведением зданий с повышенной нагрузкой;
• M250 – Область использования совпадает с предыдущей маркой, имеет чуть более высокие показатели прочности;
• М300 – производство блоков несущих стен, плит перекрытия, заборов и т.д. Применяется для монолитной заливки;
• М350 – отличается высокой прочностью, применяется для строительства аэродромов, несущих элементов;
• M400 – изготовление ЖБИ, возведение зданий и конструкций, подвергаемых более высокой нагрузке. Гидротехнические сооружения, заводы, крупные строения и т.д;
• М450 – строительство тяжёлый и массивных объектов – плотины, метро и т.д.;
• M500 – строительство ЖБИ-конструкций.

Как мы видим, данный материал выпускается и изготавливается в различных вариациях. Обязательно обращайтесь к специалистам для получения бесплатной консультации. Ну а мы рекомендуем вам ознакомиться с другими статьями в нашем информационном разделе и ознакомиться с продукцией, с помощью которой вы сможете улучшить характеристики и свойства вашей смеси.

К другим статьям

Основные cоставляющие, влияющие на прочность бетона

Прочность бетона — это техническая характеристика, которая показывает способность противостоять разным видам воздействия, по большей части механическому. Этот показатель является основным при выборе марки бетона для строительства.

Для чего нужно знать прочность бетона?

При проектировании объекта нужно учитывать нагрузку, чтобы не было обрушения. Здесь играет роль прочность бетона.

Если взять менее прочный бетон, то это приведет к серьезным последствиям: трещины, быстрое разрушение и досрочный выход объекта из эксплуатации.

Как определяется прочность?

Для этого процесса введены строительные ГОСТы. Также прочность материала проверяют на строительной площадке перед тем, как сдать объект. Существует два основных способа:

• разрушающий;
• неразрушающий.

Первый вариант подразумевает полное разрушение испытательного образца. Чтобы провести исследование, берут небольшой кусок бетона и кладут под пресс. Нагрузка постепенно увеличивается до тех пор, пока контрольный кусок бетона не сломается. Разрушающий вариант определения прочности является наиболее точным, к тому же он является обязательным перед сдачей объекта.

Неразрушающий вариант подразделяется на несколько подвидов:

• частичное разрушение;
• воздействие ударом;
• обследование при помощи ультразвука.

Вариант с частичным разрушением подразумевает воздействие на поверхность бетона, которая в результате немного разрушается. Такой способ делится еще на несколько видов: отрыв, скалывание, отрыв + скалывание. Первый вариант — прикрепление специального диска к бетону с последующим отрыванием от поверхности. В результате эксперимента фиксируется сила, с которой удалось оторвать диск. Метод скалывания сильно похож на отрыв. В этом случае специальным прибором ведут по ребру бетона и регистрируют ту силу, при которой участок бетонной поверхности откалывается.

Ударный метод тоже подразделяется на три дополнительных вида: импульс, отскок, деформация. Ударный импульс — наиболее простой из всех перечисленных. Его смысл состоит в том, чтобы ударить по бетону, а затем зарегистрировать силу удара и энергию, которая в результате возникнет. Метод отскока состоит в том, чтобы ударить отбойником по бетонной поверхности, а затем зарегистрировать величину отскока. Смысл метода деформации заключается в том, чтобы при помощи закрепленных штампов воздействовать на поверхность бетона, а затем по глубине образованных углублений определить прочность бетона.

При ультразвуковом методе регистрируется скорость, с которой ультразвук проходит сквозь бетон. Главное преимущество этого способа — на прочность проверяется не только поверхность, но и более глубокие слои. Правда, недостаток тоже есть — часто возникают погрешности при расчете.

От чего зависит прочность?

Из-за взаимодействия с водой прочность увеличивается во время застывания и проходящих параллельно химических реакций. А так как реакцию можно замедлять и ускорять, то и прочность бетона будет колебаться в зависимости от нижеуказанных факторов:

• активность цемента;
• температура, влажность и другие характеристики окружающей среды;
• процентное содержание цемента и жидкости в смеси;
• технические характеристики и качество наполнителя раствора;
• качество смешивания бетона;
• степень уплотнения;
• время, за которое смесь застыла.

Например, если увеличить процент воды в составе, то бетон получится не таким прочным. В идеале жидкости должно быть 15–30% от всего состава смеси.

Прочность бетона через 7 суток и 28 дней

Прочность бетонной поверхности меняется со временем. Так, к примеру, через неделю после застывания бетон может дать только 65–80% от своей максимальной прочности, а на 3 сутки этот показатель находится на 30%. До 100% прочность поднимается только к 28 дню после застывания смеси.

Для этого случая была выведена формула зависимости прочности бетона от времени: Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28, где Rb — прочность, n — число суток, lg — логарифм возраста бетона в десятичной дроби. Правда, есть два нюанса: формула дает только приблизительный результат, так как не стоит забывать про факторы влияния, к тому же ее можно использовать только после того, как прошло трое суток с момента застывания бетона.

Применение бетонной смеси в зависимости от ее прочности

В большинстве случаев М100 используют в начале строительных работ: подготовка основания, заливка монолитных стен, к тому же часто применяют для укладки бордюра на дороге.

М150 — более прочная, чем предыдущая. Помимо вышеуказанных мест применения, эта марка рекомендуется для стяжки пола, иногда для устройства дорог для пешеходов, еще реже применяют для строительства малоэтажных объектов.

М200 используют чаще, чем все остальные. Она достаточно прочная, поэтому бетоном такой марки можно заливать площадки, дороги для пешеходов и даже фундамент. Нередко на основе такого материала строят лестницы и несущие стены.

М250 гораздо прочнее, поэтому её ещё выбирают для производства плит перекрытий, которые нужны при строительстве малоэтажных домов.

Из бетона марки М300 производят плиты перекрытий, несущие стены, заборы и так далее. Нередко из М300 изготавливают монолитный фундамент.

М350 используют при производстве фундаментных плит для многоэтажек, опорных балок и тому подобного. Эта марка рекомендуется для производства аэродромных плит и бассейнов.

Бетон марки М400 один из самых прочных. Из него отливают железобетонные изделия, строят здания, рассчитанные на высокую нагрузку, чаще всего это торговые центры, аквапарки, жилые дома, находящиеся в сейсмоопасной зоне и так далее.

М450 имеет ограниченную сферу применения. Так, бетон этой марки необходим при возведении плотин, дамб, иногда на его основе строят метро.

М500 — самый прочный и крепкий бетон из всех перечисленных в этой статье. Чаще всего эту марку используют для строительства гидротехнических сооружений и железобетонных объектов.

Что означает «PSI» на мешке с бетонной смесью?

2500 фунтов на квадратный дюйм. 3000 фунтов на квадратный дюйм. 4000 фунтов на квадратный дюйм. 5000 фунтов на квадратный дюйм. Голова еще не закружилась? Что означают все цифры на мешке с бетонной смесью? И, что более важно, как они влияют на ваш следующий конкретный проект?

Прочность бетона измеряется в фунтах на квадратный дюйм (PSI) и является мерой способности бетона выдерживать нагрузки или выдерживать сжатие. Чем выше число, тем прочнее бетон. Прочность является результатом множества факторов, но в первую очередь зависит от состава бетона — соотношения цемента, воды и заполнителя.

Фунты на квадратный дюйм измеряются несколькими методами в лаборатории или, в некоторых случаях, на месте. Но для целей этой статьи мы избежим нашего внутреннего фанатика бетона и сосредоточимся на необходимых знаниях для вашего следующего домашнего проекта. Используйте эту информацию, чтобы убедиться, что вы используете правильную прочность бетона для вашего типа проекта и приложения. Хотя доступны и другие рейтинги бетона, вот наиболее распространенные рейтинги, которые должен знать каждый домовладелец, а также рекомендуемые варианты использования.

2500 фунтов на квадратный дюйм

Зачастую более доступный, чем более прочный бетон, 2500 фунтов на квадратный дюйм может быть полезен для проездов и пешеходных дорожек. Однако некоторые могут выбрать более прочный бетон, например, 3000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы избежать чрезмерного растрескивания. Хорошим применением для этого бетона является дорожка на стороне дома, которая не получает чрезмерного движения. Обязательно ознакомьтесь с местными строительными нормами, чтобы убедиться, что бетон с прочностью 2500 фунтов на квадратный дюйм разрешен для предполагаемого использования.

3000 фунтов на квадратный дюйм

Жилая рабочая лошадка из бетона, 3000 фунтов на квадратный дюйм, может использоваться для подъездных путей, патио и тротуаров. Его долговечность поможет избежать циклов замерзания-оттаивания суровых зим. Это прекрасный выбор для любого общего использования в строительстве.

3500 фунтов на квадратный дюйм

Хотя это менее вероятно для общего домашнего использования, там, где бетон 3500 фунтов на квадратный дюйм сияет, находится в плитном фундаменте и фундаментах. Это также хороший выбор там, где предполагается хранить или перемещать тяжелые грузы, например, подушки для жилых автофургонов.

4000 фунтов на квадратный дюйм

Обычно используется на складах и фабриках, где ожидается интенсивное движение или движение машин. Тем не менее, для домовладельца 4000 фунтов на квадратный дюйм может быть хорошим вариантом для мастерских или сараев на заднем дворе из-за его прочности и долговечности поверхности.

5000 фунтов на квадратный дюйм

Используемые в специальных строительных приложениях, в том числе на некоторых крупных коммерческих и промышленных объектах, 5000 фунтов на квадратный дюйм могут выдерживать сильные удары и экстремальный износ.

Это общие правила, и каждый сценарий и использование будут отличаться. Сравнительно более прочный бетон можно использовать для любых работ, но он не всегда может быть востребован. А использование бетона с более низким PSI экономит деньги. Просто убедитесь, что ваши местные строительные нормы и правила допускают прочность бетона для конкретного проекта, который вы планируете.

Наконец, не забывайте о важности правильной организации проекта и избежания проблем с водой путем планирования надлежащего дренажа.

Компания Intermountain Concrete Specialties всегда готова ответить на любые ваши вопросы, чтобы вы получили превосходный конечный продукт. Мы здесь, чтобы помочь, от аренды оборудования до нашего огромного предложения форм, стоек и стяжек. И с семью офисами от Сент-Джордж до Айдахо-Фолс помощь всегда рядом.

5 Методы оценки прочности бетона на месте

Оценка прочности бетона на месте является основной задачей при оценке состояния существующей инфраструктуры или контроле качества нового строительства. Владельцы, менеджеры по техническому обслуживанию таких существующих бетонных конструкций обычно предпочитают неразрушающие и неинтрузивные методы, чтобы избежать дальнейшего повреждения уже испытывающей трудности конструкции. В строительных проектах переход на неразрушающий контроль означает меньшее вмешательство, сокращение времени простоя и экономию денег. Однако все стороны согласны с тем, что прочность бетона является критическим параметром. В этой статье мы рассмотрим возможные варианты и практические решения для оценки прочности бетона на месте.

Оценка прочности бетона на месте

Прочность бетона (прочность на сжатие) является наиболее важным свойством бетона. Он представляет собой механические характеристики бетона; Прочность на сжатие 28 дней бетонных цилиндров или кубических образцов широко принята в качестве минимальной заданной прочности бетона в большинстве норм проектирования (ACI 318-14, CSA A23.3-14). Прочность бетона также считается ключевым фактором в достижении желаемых Показатели долговечности .

Оценка прочности бетона является важной задачей:

• Существующие конструкции : Прочность бетона представляет особый интерес для инженеров, занимающихся оценкой структурного состояния бетонных конструкций. Он используется для оценки механических характеристик и долговечности бетона.
• Новое строительство: Прочность бетона обычно контролируется в процессе строительства. Инженеры-строители, руководители проектов и аудиторы отдела контроля и обеспечения качества зависят от результатов испытаний на прочность на сжатие. Когда испытания на сжатие бетонных цилиндров дают низкие разрывы, инженерам требуются надежные инструменты для оценки фактической прочности бетона.

Неразрушающий контроль (НК) предлагает интересный подход к оценке прочности бетона на сжатие. Методы неразрушающего контроля обеспечивают доступ к свойствам материалов, оставаясь при этом быстрыми и недорогими (Breysse, 2012). В следующей статье будут кратко рассмотрены некоторые из основных решений для неразрушающего контроля для оценки прочности бетона на месте . В первой части мы представим и обсудим методы неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Во второй части мы представим и рассмотрим методы неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в раннем возрасте.

Часть I — Существующие конструкции

1- Испытание бетонных стержней на сжатие

Извлечение образцов бетона ( Подробнее: Проблемы бетонного керна ) и испытание на прочность на сжатие часто считается наиболее экономичным и надежным решением. Фактически, многие нормы и правила считают этот метод единственным утвержденным методом оценки прочности бетона. В этом случае бетонное ядро ​​берется из существующей конструкции.

Стержень нуждается в резке (распиловке) и подготовке поверхности. Затем сердцевину испытывают на прочность при сжатии. Однако реальность далека от этого. Есть определенные вопросы, на которые необходимо ответить: Где брать бетонные стержни? Как правильно обращаться с сердечниками (поддержание влажности, безопасная мобилизация)? Сколько ядер даст достоверную информацию?

Pros

•   Это самый надежный метод оценки прочности на сжатие. Метод относительно быстрый.

Минусы

•   Это разрушительно. Это не только повреждает целостность бетона, но и может повредить арматурные стержни в железобетонных конструкциях. Чтобы избежать этой проблемы, необходимы инструменты для обнаружения арматуры, такие как георадар – георадар .
•   Выбор мест проведения испытаний может быть затруднен. Выбор наилучшего расположения ядер относительно субъективен.
•   Необходимо исправить расположение ядер.
•   Пробивка керна не подходит для владельцев важных сооружений, особенно когда есть опасения, что они могут быть повреждены еще больше.

2- Испытание на отрыв

Концепция испытания на отрыв заключается в том, что сила растяжения, необходимая для отрыва металлического диска вместе со слоем бетона от поверхности, к которой он прикреплен, связана с прочность бетона на сжатие. Испытание на растяжение обычно используется для ранней диагностики проблем с прочностью. Однако его можно использовать для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Испытание на отрыв включает в себя прикрепление небольшого элемента оборудования к внешнему болту, гайке, винту или креплению. Затем его вытягивают до заданного уровня стрессовой нагрузки, чтобы определить, насколько прочным и надежным является крепление.

Плюсы

• Относительно прост в использовании
• Если связь с прочностью установлена, метод может обеспечить надежные результаты испытаний.

Минусы

• Испытание на отрыв часто включает разрушение и повреждение бетона

3- Молоток для определения прочности бетона с отскоком 

Число отскока затвердевшего бетона (см. ASTM C805 ) можно использовать для оценки:

.

Молоток отскока работает по принципу отскока и заключается в измерении отскока массы молота с пружинным приводом после удара о бетон. Новые версии теста были коммерциализированы и используются, чтобы помочь инженерам и инспекторам с более широким диапазоном свойств материалов.

Благодаря своей простоте и низкой стоимости отбойный молоток
является наиболее широко используемым средством неразрушающего контроля бетона. Он часто используется, хотя и по ошибке, как инструмент для оценки прочности бетона. Malhotra (2004) утверждает, что «существует небольшая очевидная теоретическая связь между прочностью бетона и числом отскока молотка. Однако в определенных пределах были установлены эмпирические корреляции между прочностными свойствами и числом отскока. ACI 228.1R описывает стандартную процедуру калибровки результатов испытаний для каждого конкретного проекта и использования корреляции для конкретного проекта для оценки прочности. Это сведет к минимуму количество навязчивых тестов.

Pros

• Прост в использовании для большинства полевых работ.
• Тест можно использовать для изучения однородности бетона

Минусы

• Состояние поверхности, наличие арматуры, наличие подповерхностных пустот могут повлиять на результаты испытаний

4- Скорость импульса ультразвука

Скорость импульса ультразвука (UPV) является эффективным методом контроля качества бетонных материалов и обнаружения повреждений в элементах конструкции.

Методы УПВ традиционно использовались для контроля качества материалов, в основном однородных материалов, таких как металлы и сварные соединения. Благодаря недавнему прогрессу в технологии датчиков этот тест получил широкое распространение при тестировании бетонных материалов. Процедура испытаний стандартизирована как « Стандартный метод испытаний скорости импульса через бетон» (ASTM C 597, 2016) .

Концепция технологии заключается в измерении времени прохождения акустических волн в среде и сопоставлении их с упругими свойствами и плотностью материала. Время прохождения ультразвуковых волн отражает внутреннее состояние испытательной зоны. Некоторые исследователи пытались установить связь между силой и скоростью волны.

Профессионалы

• УПВ может использоваться для обнаружения других подповерхностных дефектов

Минусы

• На метод влияет наличие арматуры, пустот и трещин.
• Недостаточно результатов для оценки надежности метода в полевых условиях.

5- Комбинированные методы неразрушающего контроля

Как уже упоминалось выше, метод рикошетного молота и скорость ультразвукового импульса являются наиболее широко используемыми методами неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях ( Malhotra, 2004)  

Комбинированные методы включают комбинацию методов неразрушающего контроля для прогнозирования прочности бетона на месте. Несколько исследователей изучали комбинацию УПВ и молотка отскока. Breysse, 2012 провели всесторонний обзор литературы по комбинированным методам.

Повышение точности прогноза прочности по данным достигается использованием поправочных коэффициентов, учитывающих влияние типа цемента, содержания цемента, петрологического типа заполнителя, фракции мелкого заполнителя и максимальной крупности заполнителя. Точность сочетания скорости отскока молотка и скорости ультразвукового импульса повышает точность оценки прочности бетона на сжатие (Hannachi and Guetteche, 2012).

Очень важно учитывать, что точность каждого отношения зависит от калибровки и корреляции, сделанной с разрушающими испытаниями (образцы керна). Хотя комбинированные методы по-прежнему полагаются на интрузивные тесты для получения точного результата, они обладают огромным потенциалом для сокращения количества деструктивных тестов на рабочем месте.

Часть 2 – Новое строительство

1 – Метод зрелости

Метод зрелости – это метод учета совокупного влияния времени и температуры на набор прочности бетона». ( Карино и Лью, 2001 ). Метод зрелости обеспечивает простой подход к оценке прочности материалов на основе цемента в режиме реального времени, то есть во время строительства. Процедура испытаний стандартизирована в ASTM C1074 – 19

Метод зрелости использует историю изменения температуры в бетонных элементах. Термопары (проводные или беспроводные) встраиваются в бетон, а изменение температуры бетона в процессе отверждения отслеживается в режиме реального времени.