Классы и марки бетона
Качество конструкционного бетона характеризуется классами и марками в зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации. Строительные нормы устанавливают следующие показатели качества бетона:
- класс бетона по прочности на осевое сжатие B;
- класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt;
- марка по морозостойкости F;
- марка по водонепроницаемости W;
- марка по средней плотности D;
- марка по самонапряжению Sp.
Классом бетона по прочности на осевое сжатие B (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размерами ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом через 28 суток хранения при температуре 20±2оС с учетом статистической изменчивости прочности (рис. 6).
Рис. 6. Кривые распределения прочности,
как случайной величины:
n и R – соответственно количество кубов, имеющих одинаковую прочность, и величина прочности; 1 – опытные значения n и R; 2 – теоретическая кривая, характеризующая разброс прочности с учетом статистической изменчивости (кривая Гаусса)
Среднее значение временного сопротивления бетона сжатию, установленное при испытании партии стандартных кубов:
,
где n1, n2, …, nk – число случаев, в которых было установлено временное сопротивление соответственно R1, R2, …, Rk, n – общее число испытаний.
Среднее квадратичное отклонение прочности бетона в партии, характеризующее изменчивость прочности:
,
где Δ1=R1-Rm; Δ2=R2-Rm; …; Δk=Rk-Rm – отклонения.
Коэффициент вариации прочности бетона в партии:
.
Наименьшее контролируемое значение – временное сопротивление B – расположено на расстоянии χSm влево от значения Rm, т.е.:
,
где χ – число, показатель надежности.
Исходя из значения χVm оценивают обеспеченность гарантируемых значений прочности бетона не менее B. В нормах на проектирование установлена обеспеченность (доверительная вероятность) 0,95. Это имеет место при χ=1,64.
Для тяжелых бетонов установлены классы B 7,5 ÷ B 60.
Аналогичным образом определяют класс бетона по прочности на осевое растяжение.
Класс бетона по прочности на осевое растяжение: Bt 0,8 ÷ Bt 3,2
Марка бетона по морозостойкости – характеризуется числом выдерживаемых бетоном циклов попеременных замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. После определенного числа циклов производят испытания бетонных кубов на сжатие. Снижение прочности на 15 % при таком количестве циклов определяет марку бетона по морозостойкости. F 50 ÷ F 500.
Марка бетона по водонепроницаемости – характеризуется предельным давлением воды (кг/см2), при котором еще не наблюдается ее просачивание через испытываемый стандартный образец. W 2 ÷ W 12.
Марка бетона по средней плотности – гарантированная собственная масса бетона (кг/м3): тяжелый бетон D 2200 ÷ D 2500.
Марка бетона по самонапряжению - значение предварительного напряжения в бетоне, МПа, создаваемого в результате его расширения при коэффициенте продольного армирования μ = 0,01, и контролируется на образцах-призмах размером 10×10×40см.
Sp 0,6 ÷ Sp 4.
Процесс твердения бетона значительно ускоряется при повышении температуры и влажности среды. При благоприятных условиях твердения прочность бетона может нарастать годами. Твердение бетона при отрицательной температуре резко замедляется или прекращается.
Классы и марки бетона.
В зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются: класс по прочности на осевое сжатие В; указывают в проекте во всех случаях как основную характеристику; класс по прочности на осевое растяжение Bt, назначают в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве; марка по морозостойкости F; назначают для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременных замораживания и оттаивания (открытые конструкции, ограждающие конструкции и т. п.); марка по водонепроницаемости W; назначают для конструкций, к которым предъявляются требования ограниченной проницаемости (резервуары и т. п.); марка по средней плотности D; назначают для конструкций, к которым кроме требований прочности предъявляются требования теплоизоляции, и контролируют на производстве.
Заданные класс и марку бетона получают соответствующим подбором состава бетонной смеси с последующим испытанием контрольных образцов.
Классом бетона по прочности на осевое сжатие В(МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом через 28 суток хранения при температуре 20+2 °С с учетом статистической изменчивости прочности,
Сроки твердения бетона устанавливают так, чтобы требуемая прочность бетона была достигнута к моменту загружения конструкции проектной нагрузкой. Для монолитных конструкций на обычном портландцементе этот срок, как правило, принимается 28 сут. Для элементов сборных конструкций заводского изготовления отпускная прочность бетона может быть ниже его класса; она устанавливается по стандартам и техническим условиям в зависимости от условий транспортирования, монтажа, сроков загружения конструкции и др.
Классы и марка бетона для железобетонных конструкций:
а) Классы по прочности на сжатие:
для тяжелых бетонов — В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;
для мелкозернистых бетонов групп:
А — (на песке с модулем крупности 2,1 и более) — те же в диапазоне от В7,5 до В40;
Б — (на песке с модулем крупности 2 и менее) -— те же в диапазоне от В7,5 до В30;
В — (подвергнутого автоклавной обработке) — те же в диапазоне от В15 до В60;
для легких бетонов при марках по средней плотности;
D800, D900 — В3,5; В5; В7,5;
D1000, D1100 — В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5;
D1200,D1300 — В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15;
D1400,D1500 — В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15...В30;
D1600,D1700 — В5; В7,5; В10; В12,5; В15...В35;
D1800,D1900 — В10; В12,5; В15...В40;
D2000 — В20...В40.
б) Классы бетона по прочности на осевое растяжение: В0,8; В1,2; В1,6; В2; В2,4; Вt2,8; В3,2. Они характеризуют прочность бетона на осевое растяжение (МПа) по нормам с учетом статической изменчивости прочности:
Bt=Rbtm(1-1.64VRbtm) (1.4)
При растяжении принято Vbtm=0,165.
в) Марки бетона по морозостойкости.
Они характеризуются числом выдерживаемых бетоном циклов попеременных замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. При снижении прочности не более чем на 15 %:
тяжелый и мелкозернистый бетоны — F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500;
легкий бетой —F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500;
ячеистый и поризированный бетоны — F15, F25, F35, F50, F75, F100.
г) Марки бетона по водонепроницаемости: W2; W4;W6; W8; W10; W12. Они характеризуются предельным давлением воды (кг/см2), при котором еще не наблюдается ее просачивание через испытываемый образец.
д) Марки бетона по средней плотности (кг/м3): тяжелый бетон от D2200 до D2500; легкий бетон от D800 до D2000; поризованный бетон от D800 до D1400; градация 100 для всех марок.
Оптимальные класс и марку бетона выбирают па основании технико-экономических соображений в зависимости от типа железобетонной конструкции, ее напряженного состояния, способа изготовления, условий эксплуатации и др. Рекомендуется принимать класс бетона для железобетонных сжатых стержневых элементов — не ниже В15; для конструкций, испытывающих значительные сжимающие усилия (колонн, арок и т. п.) — В20...В30; для предварительно напряженных конструкций в зависимости от вида напрягаемой арматуры — В20 — В40; для изгибаемых элементов без предварительного напряжения (плит, балок)—В15. Для железобетонных конструкций нельзя применять: тяжелый и мелкозернистый бетоны класса по прочности на сжатие ниже 7,5; легкий бетон класса по прочности на сжатие ниже 3,5.
Легкие бетоны на пористых заполнителях и цементном вяжущем при одинаковых классах и марках по морозостойкости и водонепроницаемости применяют в сборных и монолитных железобетонных конструкциях наравне с тяжелыми бетонами. Во многих случаях они весьма эффективны, так как приводят к снижению массы конструкций.
