О бетоне

Бетон — свойства и классы

Бетон (от фр. beton) — это искусственный каменный материал, который получен в результате затвердевания хорошо перемешанной смеси из минерального или органического вещества с водой и заполнителями различных фракций, взятых в определенных пропорциях. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, водонепроницаемость и др). Благодаря этим качествам товарный бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства.

Разнообразие заполнителей, добавок и технологических приемов позволяет получать бетоны, пескобетоны, пусковые смеси и т.д. с самыми разными свойствами. Товарный бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять и получать материал с заданными свойствами.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс (марку) прочности, марки морозостойкости и водонепроницаемости.

Марка Класс Прочность
(кгс/кв.см)
Морозостойкость Водо-
непроницаемость
Подвижность
100 В 7,5 98 F 50 W2 П3
           
150 В 12,5 164 F 50 W2 П3
200 В 15 196 F 100 W4 П3
250 В 20 262 F 150 W6 П3
300 В 22,5 295 F 200 W6 П3
350 В 25 327 F 200 W8 П3
400 В 30 393 F 200 W8 П3
450 В 35 458 F 300 W10 П3
550 В 40 524 F 300 W12 П3
600 В 45 589 F 300 W12 П3

Класс бетона — это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая за класс бетона, гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.

Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60. Различают следующие марки бетона: M75, M 100, M 150, M 200, М 250, M 350, M 400, М 450, M 550, M 600, М 700, M 800. Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%.

Класс бетона Средняя прочность данного
класса кгс/кв.см
Ближайшая марка бетона
В3,5 46 M50
В 5 65 M75
В 7,5 98 M 100
В 10 131 M 150
В 12,5 164 M 150
В 15 196 M 200
В 20 262 M 250
В 25 327 M 350
В 30 393 M 400
В 35 458 M 450
В 40 524 M 550
В 45 589 M 600
В 50 655 M 600
В 55 720 M 700
В 60 786 M 800

Бетон должен быть однородным — это важнейшее техническое и экономическое требование. Для оценки однородности бетона данной марки используют результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени, имеется в виду, что стандартные образцы твердели в одинаковых условиях одно и то же время. Прочность бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны. На прочности сказываются колебания в качестве цемента и заполнителей, точность дозирования составляющих, тщательность приготовления бетонной смеси и другие факторы.

Для повышения однородности бетона необходимо применение цемента и заполнителей гарантированного качества, повышение уровня технологической дисциплины, автоматизация производства. Следовательно для нормирования прочности необходимо использовать стандартную характеристику, которая гарантировала бы получение бетона заданной прочности с учетом возможных ее колебаний.

За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов-кубов.

Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение. Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций в возрасте 28 суток, для сборных конструкций — в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями.

Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов.

Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10—1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе — 1/6—1/10.

Водонепроницаемость

Проектная марка бетона по водонепроницаемости характеризуется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см2), при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, к которому предъявляются требования по плотности и водонепроницаемости.
По водонепроницаемости бетон делят на марки W2, W4, W6, W8 и W12, причем марка обозначает давление воды (кгс/см2), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду в условиях стандартного испытания.

Морозостойкость

Проектная марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, подвергающегося многократному воздействию отрицательных температур.

За марку бетона по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое при испытании выдерживают образцы установленных размеров без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью образцов, испытанных в эквивалентном возрасте, а для дорожного бетона, кроме того, без потери массы более 5%. Установлены марки по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500.

Твердение

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях. Взаимодействие цемента с водой прекращается, если бетон высыхает или замерзает. Раннее высыхание и замерзание бетона непоправимо ухудшает его строение и свойства.

Бетон нуждается в уходе, создающем нормальные условия твердения, в особенности в начальный период после укладки (до 15—28 суток). В теплое время года влагу в бетоне сохраняют путем поливки и укрытия. На поверхность свежеуложенного бетона наносят битумную эмульсию или его укрывают полиэтиленовыми и другими пленками.

Характер нарастания прочности бетонов, изготовленных на портландцементе и твердевших в нормальных условиях (во влажном воздухе с температурой 18—22°С). Приближенно можно считать, что прочность бетона со временем увеличивается примерно по логарифмическому закону: Rn = R28(lgn / lg28)

  • где Rn — прочность бетона в возрасте n суток (не менее трех суток);
  • R28 — марка бетона;
  • n — число дней твердения бетона.

Эту формулу используют при ориентировочных расчетах времени распалубки. Более точно прочность бетона в промежуточные сроки твердения определяется по опытной кривой нарастания прочности бетона, которая может быть построена по результатам испытания образцов 3, 7, 28, 90 — суточного возраста. Бетон при нормальных условиях твердения имеет низкую начальную прочность и только через 7—14 суток приобретает 60—80% марочной прочности.

Марки бетона и их применение

Марка бетона (обозначается «М», измеряется в кгс/см2) на осевое сжатие – сопротивление бетонных кубов с ребром 15 см, которые   были испытаны после 28 суток хранения при температуре окружающей среды 20 °С. Данный     показатель позволяет определить качественные характеристики материала.

Бетон М-100 (В-7,5)

В составе данного бетона имеются известняковый, гравийный или гранитный щебень. Материал является наиболее дешевым, но в то же время худшим по качеству.

Сферы применения:

  • В процессе проведения подготовительных работ до заливки монолитных лент или плит фундаментов, то есть в качестве бетонной подготовки, когда перед арматурными работами на подушку из песка укладывается слой бетона низкой марки;
  • В дорожном строительстве в роли бетонной подушки. Кроме этого, из бетона М-100 производят бордюрные камни.
  • Использование материала в других целях не рекомендуется, так как он обладает низкой прочностью.

Бетон М-150 (В-12,5)
Как и предыдущий вариант, бетон марки М-150 изготавливается на основе гравийного, известнякового или гранитного щебня. Характеристики такого материала лучше, но еще недостаточно высоки для серьезного      строительства.

Сферы применения:

  • В подготовительных работах до заливки монолитных лент или плит фундамента;
  • В дорожном строительстве;
  • В процессе изготовления фундаментов для небольших по размеру зданий, стяжек или полов.

Бетон М-200 (В-15)

Изготавливается на том же щебне, что и предыдущие марки. М-200 является одной из самых часто используемых марок бетона в строительстве, так как прочность такого материала находится в достаточных для  индивидуального строительства пределах.

Сферы применения:

  • Изготовление бетонных фундаментов (плитных, ленточных, свайно-ростверковых), дорожек, полов, лестниц и т.д;
  • В процессе производства фундаментных блоков ФБС на заводах ЖБИ, дорожных плит и т.д.;
    В дорожном строительстве.
  • Обладает теми же показателями подвижности (от п1 до п4) и жесткости (от ж1 до ж4), что и в предыдущих случаях.

Бетон М 250 (В-20)

Занимает некое специфическое положение между самыми популярными марками – М-200 и М-300. Отличается высокими техническими показателями и потребительскими качествами, но применяется довольно редко. Чаще  всего обладает подвижностью от п2 до п4.

Сферы применения:

Используется в основном только в процессе изготовления различных монолитных фундаментов. Еще применяется при строительстве лестниц, малонагруженных перекрытий, лент заборов, дорожек и т.д.

Бетон М-300 (В-22,5)

Класс бетона М-300, принимающий значение В-22,5, по понятным причинам считается переходным и, в соответствии со Ст СЭВ 1406, не должен фигурировать в проектной документации. Однако это не помешало материалу  стать одним из самых популярных на сегодняшний день. Все дело в его высоких технических показателях вкупе с доступной стоимостью.

Сферы применения:

Организация плитных, ленточных и свайно-ростверковых монолитных фундаментов, бетонных лестниц, плит перекрытий, подпорных и монолитных стен и т.д.

Бетон М-350 (В-25)

В роли крупного заполнителя здесь выступает гранит или гравий. Подвижность товарного бетона составляет п3-п4. После ужесточения требований к прочности конструкций данная марка стала одной из самых  востребованных на рынке. Однако цена такого бетона выше той же М-300, что увеличивает стоимость постройки на порядок.

Сферы применения:

  • В процессе заливки фундаментов, колонн, балок, ригелей, монолитных стен, плит перекрытий, чаш бассейнов и т.д. Как видите, применяется данный бетон в ответственных конструкциях;
  • Используется при производстве аэродромных плит ПАГ, которые должны выдерживать колоссальные нагрузки;
  • В многопустотных плитах перекрытия.

Бетон М-400 (В-30)

Изготавливается на гравийном или гранитном щебне. Используется только в случаях, когда это регламентировано требованиями, которые связаны с дальнейшей эксплуатацией конструкции. Подвижность таких бетонов бывает  в пределах от п3 до п5. Бетон М-400 характеризуется высокими показателями морозостойкости и водонепроницаемости.

Сферы применения:

  • Мостовые конструкции;
  • Банковские хранилища;
  • Гидротехнические сооружения;
  • Специальные колонны, балки, ригели и чаши бассейнов.

Бетон М-450 (В-35)

Бетон отличается невероятно высокими техническими качествами, изготавливается на основе цемента М-450, щебня из гранита, пластификаторов. Показатели морозостойкости и водонепроницаемости еще выше, чем в      предыдущем случае.

Сферы применения:

  • Мостовые конструкции повышенной прочности;
  • Специальные ЖБК, балки, ригели, банковские хранилища;
  • Применяется в процессе строительства метро, дамб, плотин и других конструкций со специальными требованиями.

Бетон М-500 (В-40)

Во всех паспортах, сертификатах и рецептурах фигурирует как бетон марки М-550, однако чаще звучит именно М-500. Производство данного бетона возможно только с применением различных специальных добавок,  повышающих его характеристики. Невероятно прочен и надежен, обладает повышенным сроком службы.

Сферы применения:

  • Крупногабаритные мостовые конструкции, гидротехнические сооружения (плотины, дамбы), специальные железобетонные конструкции, прочные колонны и балки;
  • Конструкции со специальными техническими требованиями.

Бетон М-600 (В-45)

Крайне редко используемая марка бетона, отличающая самой высокой ценой по сравнению со всеми предыдущими. Такой материал устойчив к самым агрессивным средам и способен устоять там, где другие марки уже давно     бы разрушились. Не применяется в частном строительстве. Требует строгого соблюдения технологии в процессе производства.

Сферы применения:

  • Метро, мостовые конструкции, здания, эксплуатируемые в крайне тяжелых условиях;
  • Гидротехнические сооружения высочайшей прочности и надежности.
  • Изготавливается на основе особо прочных пород щебня с обязательным применением специальных добавок и суперпластификаторов.