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.