Свойства бетонов, влияющие на их эксплуатационные характеристики

Свойства бетонов, влияющие на их эксплуатационные характеристики

Среди основных свойств бетонов, влияющих на длительность срока их эксплуатации без изменения структуры, можно выделить два основных:

  • Прочность бетона на сжатие: проектная (марочная).
  • Стойкость: к замораживанию/оттаиванию, к воздействию высоких температур, к воздействию влаги.

Различие видов бетонов и их свойств позволяет подобрать материал с необходимыми механическими параметрами и стойкостью к физико-химическим воздействиям. Классификация на марки и классы бетона дает представление обо всех необходимых характеристиках, таких прочность, степень морозоустойчивости, водонепроницаемости, жаро- и термостойкости.

Зачем проверять?

Домостроительство — очень ответственное дело. Стройматериалы должны соответствовать всем ГОСТам. Чтобы проверить прочностные показатели бетона проводятся исследования образцов, изготовленных в нужных пропорциях и придерживаясь технологии. Некачественный бетонный кубик не должен крошиться и растрескиваться. Если такие требования не выполняются, то строить из этого материала запрещено. Испытание бетона на прочность показывает, какую нагрузку может выдержать материал. Особенно это важно при многоэтажном строительстве. Так как при использовании одинакового сырья несколько образцов может иметь разную прочность, специалисты используют понятие расчетное сопротивление.

Способы определения прочности: испытание бетона на сжатие

Существует два метода:

  • разрушающий;
  • неразрушающий.

При первом способе измеряют минимальные усилия, приложенные для поломки кубов и цилиндров, которые вырезают, выпиливают или выбуривают из целых изделий. Скорость увеличения силы нагрузки при этом постоянна. После выполнения испытания вычисляется итоговое значение таких усилий.

При втором способе нахождения требуемого показателя воздействуют механически на заданное место (удар, отрыв, скол, вдавливание, отрыв со скалыванием, упругий отскок). Точка приложения прибора не должна быть на краю или напротив арматуры. Далее находят результат по выраженной градации.

Рассчитывать на полную правдивость не стоит, имеется погрешность до 10 % для каждого из видов проверок.

Как выбирают образцы при разрушающем методе

  1. Пробы из бетонной смеси.

Для испытаний приготавливают образцы кубической и цилиндрической формы. Эталонным считается куб с длинной грани 150 мм.

  • Все экземпляры создают в специальных формах, перед использованием конструкции смазывают маслом. Далее наполнят её бетонной смесью и уплотняют.
  • Утрамбовывают при помощи штыкования стальным стержнем, виброплощадки или глубинного вибратора.
  • Через сутки все затвердевшие образцы достают и размещают в боксе с нормальными условиями (влажность – 95%, температура – +20 °С). Иногда заготовки размещают в водной среде или в автоклаве.
  1. Образцы из готовых бетонных изделий.

Экземпляры для проверки прочности получают методом вырубки, выпиливания или выбуривания из целых изделий. В месте отбора не должно быть арматуры в точке, где извлечение не понесёт за собой снижение несущей способности. Пробы делают вдали от стыков и края изделия. Образцы извлекают из средней части пробы как на рисунке.

Предварительная подготовка к испытаниям

Прежде чем приступить непосредственно к испытаниям, все образцы измеряют и осматривают – нет ли трещин, сколов, рытвин. Если имеются скалывания более 10 мм, рытвины диаметром 10 мм и более и глубиной от 5 мм, образцы выбраковывают.

Также производят обмеры на наличие линейной погрешности, несоответствие перпендикулярности близлежащих граней, смещения от прямолинейности и плоскостности. Если обнаружены такие недочёты, грани и плоскости подвергают шлифованию или выравнивают быстротвердеющим веществом толщиной не больше 5 мм.

Как образцы бетона проходят испытания

Все приготовленные образцы одной группы испытывают на прочность в течение одного часа. Силовое нагружение производят не прерываясь, с постоянной скоростью увеличения нагрузки до разрушения. При этом, время от начала нагружения до его окончания – не меньше 30 с.

Во время проверки пользуются специальными строительными стендами:

  • образцы кладут на нижнюю плиту пресса по центру;
  • после совмещают верхнюю плиту и экземпляр, чтобы они находились плотно друг к другу;
  • далее подают силовую нагрузку со скоростью 0,6±0,2 МПа/с.

Расчёты испытаний: формула

Прочность бетона на сжатие (R, МПа) считают с погрешностью до 0,1 МПа по формуле:

Обозначения:

  • F – максимальная сила, Н;
  • A – площадь грани под нагрузкой, мм;
  • α – масштабный коэффициент, который приводит прочность к эталонной;
  • KW – коэффициент, необходимый для ячеистого бетона, учитывающий влажность образцов.

Коэффициенты высчитывались экспериментально и представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Масштабный коэффициент α

KW = 1, исключение – ячеистый бетон, его можно найти в таблице ГОСТа 10180.

Показатель прочности бетона рассчитывают как среднее арифметическое от прочности всех образцов, участвовавших в проверке: если образцов 3, то среднее арифметическое значение двух образцов с высшей прочностью.

Показатель прочности на сжатие – это такой показатель, который невозможно подделать. Проверку этой характеристики выполняют только аккредитованные лаборатории и строительные организации, которые сами подвергаются неоднократным проверкам – у них есть лицензии, подтверждающие право на выполнение тех или иных работ.

Критическая прочность бетона

Данный показатель характеризует минимальную прочность, после достижения которой замораживание состава не называет необратимых нарушений в структуре. Эта величина определяется в зависимости от класса бетона и вида конструкций. Например, критическая прочность бетона класса В 22,5 должна быть не менее 40% от проектной прочности.

Говоря о наборе прочности бетона, очень важно учитывать расчётную часть проекта и показатели которые определяет каждый тип смеси. Но ещё важнее – это учёт конкретной ситуации в момент укладки или подготовки, анализ существующих условий и корректировка проектных расчётов исходя из них.

Если Вас интересует бетон или бетонная смесь позвоните нам — +7 (495) 505-46-60

Также вы можете ознакомиться с ценами и нашей продукцией

Методы ускорения твердения бетона

Существует несколько наиболее часто используемых методов ускорения набора прочности бетона:

  1. Термовлажностная обработка или ТВО. Термовлажностную обработку проводят в пропарочных камерах ямного типа, глубина которых составляет 2 метра. В камере необходимо обеспечить атмосферу насыщенного водяного пара и поддерживать температуру 90-100 °С. Процесс обработки бетона в камере продолжается в течение 12-15 часов.

Режимы термовлажностной обработки:

  • выдержка (2-3 часа);
  • подъём температуры со скоростью 25-30 °С/ч;
  • изотермический прогрев (t=80-90 °С), продолжительность: 6-8 часов;
  • снижение температуры со скоростью 30-40 °С/ч.

После того, как бетон прошел ТВО, он приобретает 70-100% прочность бетона 28-суточного твердения.

  1. Электропрогрев. Этот метод осуществляется при помощи переменного электрического тока, основан он на преобразовании электрической энергии в тепловую. Температура бетона повышается, из-за этого ускоряется процесс набора прочности. Существуют два способа электропрогрева:
  • внутренний прогрев, который происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через бетон;
  • обогрев изделия внешними источниками. Это могут быть инфракрасные излучатели, или контактные электронагреватели.

Важно! Изделия должны быть закрыты пароизоляционной пленкой. Это поможет избежать испарения воды.

  1. Контактный прогрев. Бетонное изделие помещают в обогреваемую опалубку или форму. Изделие покрывают пленкой, чтобы не допустить испарения.
  2. Введение добавок, которые ускоряют процесс набора прочности. Ускорители твердения оказывают большое влияние на скорость набора прочности бетона на протяжении первых суток затвердевания бетона, со временем их воздействие ослабевает. К 28-суточному состоянию прочность бетона с добавками и без них становится одинаковой, что наглядно прослеживается по графику набора прочности бетона:
Читайте также  Цемент с пва

Зависимость набора прочности от температуры

Если вы собираетесь использовать раствор в строительстве, то вам должен быть известен график зависимости набора прочности бетона от температуры. Как было упомянуто выше, схватывание происходит в течение первых нескольких суток после затворения раствора. А вот для завершения первой стадии будет необходимо время, на которое влияет температура внешней среды.

Например, когда столбик термометра удерживается на отметке в 20 °С и выше, на схватывание уходит час. Процесс начинается через 2 часа после того, как смесь будет приготовлена, а завершится через 3 часа. Время и завершение стадии при похолодании сдвинется, для схватывания будет необходимо больше суток. Когда столбик термометра удерживается на нулевой отметке, процесс начинается через 6-10 часов после приготовления раствора, а длится он до 20 часов после заливки.

Важно знать ещё и об уменьшении вязкости. На первой стадии раствор остается подвижным. В этот период на него можно оказывать механическое воздействие, придавая конструкции требуемую форму. Этап схватывания можно продлить, используя механизм тиксотропии, оказывая механическое воздействие на смесь. Перемешивание раствора в бетономешалке обеспечивает продление первой стадии.

Ударные способы контроля прочности

Довольно популярный метод неразрушающего контроля. От чего зависит выбор строителей в пользу того или иного метода – вопрос открытый, часто на это влияют особенность конструкций, толщина, степень армированности и другие параметры.

Эти способы фиксируют и регистрируют ударную энергию в момент соприкосновения оборудования с поверхностью. Определяется прочность бетона данными методами просто, с использованием тех же единиц измерения, что и при определении прочности бетона на сжатие.

Алгоритм проведения контроля:

  1. определение класса бетона путём проведения замеров;
  2. проведение манипуляций измерения характеристик прочности под разным наклоном к поверхности конструкции;
  3. обработка полученных результатов на компьютере.

Метод упругого отскока. Определяются параметры величины обратного отскока, который возникает при ударе оборудования о бетонную плоскость. Широко распространён при определении прочности склерометр Шмидта. Каждый удар в процессе контроля измеряется по специальной шкале, показания фиксируются в журнале.

Метод пластической деформации. Особенность этого способа: сначала осуществляют удар шариком по бетону, далее измеряют отпечаток, оставшийся на поверхности. Способ довольно древний, но он пользуется популярностью по сей день, поскольку не требует наличия специального оборудования и является не слишком дорогостоящим. Для контроля применяют молоток Кашкарова.

Классификация бетонов

Различают несколько типов бетона по эксплуатационным характеристикам:

  • тяжелы составы , выполненные из цементов М50-800;
  • легкие бетоны , которые имеют пористые заполнители (М50-450);
  • ячеистые составы , в которые входят легкие и особо легкие бетоны (от М50 до М150).

Устанавливают марку бетона в процессе подготовки проекта, который необходим при возведении объекта.

Набор прочности материала на растяжение растет при повышении марки цемента по прочности на сжатие. Учитывая область использования бетона, определяют как марку, так и класс его прочности. Самыми неустойчивыми к нагрузкам считаются бетоны М50, М75 и М100. Они не используются для ответственных конструкций.

При устройстве домов, для которых требуется повышенная прочность основания, используют бетон М300. При создании бетонной стяжки можно применять состав М200. Цементные изделия, начинающиеся от М500, относятся к категории самых крепких.

Разница в прочности марок объясняется составляющими их компонентами. Важно точно соблюдать пропорции. Наилучших показателей можно достичь, используя большую долю связующего вещества.

Для перевода марки в класс применяют такую формулу:

Здесь B означает класс, а M – марку. Больше узнать о марках и классах можно из таблицы.

Вывод

В реальности прочностные показатели бетонных конструкций могут изменяться по очень многим причинам. Важно обеспечить оптимальные параметры для реализации по времени графика роста прочностных свойств, соответствующих марке бетона.