13. Классификация бетонов. Марки бетонов по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости. Класс бетона по прочности на сжатие.

Бетоном называется искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания рационально подобранной, однородно перемешанной и тщательно уплотненной смеси вяжущего, заполнителей, затворителей и добавок, которая до затвердевания называется бетонной смесью.

Бетоны классифицируют по следующим признакам (ГОСТ 25192-2012):

Средняя плотность, вид вяжущего, вид заполнителей, основное назначение, стойкость к видам коррозии, структура, условия твердения, прочность, темп набора прочности, морозостойкость, водонепроницаемость, истираемость.

По средней плотности различают:

1. Особо тяжёлые: марка по средней плотности более D2500, применяют тяжёлые заполнители.

2. Тяжёлые: от D2000 до D2500 на песке, щебне или гравии из тяжёлых горных пород.

3. Лёгкие: от D800 до D2000.

4. Особо лёгкие: с маркой менее D800.

По виду вяжущего: цементные, шлаковые, известковые, гипсовые, специальные.

По виду заполнителей: на плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих особым требованиям.

По основному назначению:

• Конструкционные – для несущих и ограждающих строительных конструкций.

• Специальные – для работы в особых условиях.

По структуре: с плотной, поризованной, ячеистой, крупнопористой структурой.

По условиям твердения: твердеющие в естественных условиях, в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении, в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного.

По прочности: бетоны средней прочности (В ≤ В50) и высокопрочные (В ≥ В55).

По темпу набора прочности в нормальных условиях твердения: быстротвердеющие и медленнотвердеющие.

По морозостойкости:

• Бетоны низкой морозостойкости (F50 и менее);

• Средней морозостойкости (более F50 до F300);

• Высокой морозостойкости (более F300).

По водонепроницаемости:

• Низкой водонепроницаемости (менее W4);

• Средней (отW4 до W12);

• Высокой (более W12).

По истираемости: низкой (G1), средней (G2) и высокой (G3) истираемости.

Марка бетона по прочности

Когда говорят о прочности бетона, подразумевают его прочность на сжатие.

Марка бетона по прочности - округлённая прочность на сжатие (кгс/см²) образцов-кубов бетона размером 15х15х15 см в возрасте 28 суток, хранившихся в стандартных условиях (влажность не менее 95%, температура +20 С).

При обозначении марки используют индекс «М»; например, марка бетона М350 означает, что его средняя прочность не менее 35 МПа (но не более 40).

М100…М600.

Марка бетона по морозостойкости

Марка бетона по морозостойкости — число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживают образцы в условиях стандартных испытаний.

Обозначается буквой F и цифрой – числом циклов.

Марка бетона по водонепроницаемости

Марка бетона по водонепроницаемости - одностороннее гидростатическое давление, при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания.

Обозначение - W2…W12.

Класс бетона по прочности на сжатие

Класс бетона — гарантированная прочность на сжатие с обеспеченностью 0,95 в 28-и дневном возрасте на образцах 15х15х15 см, хранении образцов при влажности не менее 95% и температуре +20 С (прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100).

Обозначение - В1…В60 (цифра – МПа).

14. Требования к заполнителям для бетонов.

В зависимости от размера зёрен заполнитель делят на мелкий и крупный.

В качестве мелкого заполнителя в тяжёлом бетоне применяют природные пески, а также искусственные, полученные путём дробления твёрдых горных пород и из отсевов.

Качество песка определяется его минеральным и зерновым составом, содержанием вредных примесей. Крупность зёрен не должна превышать 5 мм.

В качестве крупного заполнителя применяют щебень или гравий с размером зёрен 5…70 мм. При бетонировании массивных конструкций можно применять щебень крупности до 150 мм.

Качество крупного заполнителя зависит от минерального состава и свойств исходной породы (прочности, морозостойкости), зернового состава, формы зёрен и содержания вредных примесей. Количество зёрен пластинчатой и игловатой форм должно быть не более 15% (по весу).

По современным требованиям должна проводиться радиационно-гигиеническая проверка мелкого и крупного заполнителя на содержание радионуклидов.

15. Требования к воде затворения для бетона.

Для затворения бетонной смеси используют воду, не содержащую вредных примесей, которые препятствуют нормальному твердению бетона.

Нельзя использовать болотную воду, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.

Для затворения применяют водопроводную питьевую, а также природную воду (рек, естественных водоёмов), имеющую водородный показатель pH от 4 до 12,5, содержащую не более 5000 мг/л минеральных солей, сульфатов не более 2700 мг/л.

Допускается к применению вода при наличии на поверхности только следов (радужной пленки) нефтепродуктов, масел и жиров.

Общее содержание в воде ионов натрия и калия в составе растворимых солей не должно превышать 1500 мг/л.

Окисляемость воды должна быть не более 15 мг/л.

Допускается к применению вода при интенсивности запаха не более двух баллов.

Окраска воды должна находиться в пределах от бесцветной до желтоватой с цветностью не выше 70° по ГОСТ 3351.

В местах водозабора (при первичном контроле качества воды) содержание грубодисперсных примесей в воде не должно быть более 4% по объему.

16. Способы обозначения состава бетона.

1. По массе: 1:x:y; В/Ц (пример – 1:1,5:2,5; 0,42).

Массу цемента принимаем за единицу.

x – отношение массы песка к массе цемента;

y – отношение массы щебня (гравия) к массе цемента;

В/Ц – отношение массы воды к массе цемента.

В ином виде: 1:n_в; r; В/Ц, где

n_в= x + y; r = x/(x + y).

2. По объёму: 1:a:b; В/Ц, где

a – отношение объёма песка к объёму цемента;

b – отношение объёма щебня (гравия) к объёму цемента.

Объём цемента принимаем за единицу.

В ином виде: 1:n₀; r₀; В/Ц, где

n₀ = a + b; r₀ = a/(a + b).

3. В виде конкретных расходов цемента, щебня, песка и воды на 1 м³ бетона:

Ц = 280 кг

П = 700 кг

Щ = 1250 кг

В = 170 кг

17. Свойства бетонной смеси.

Бетонная смесь — рационально подобранная, не затвердевшая смесь вяжущего, заполнителей и воды.

1. Тиксотропия — способность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях и вновь загустевать при прекращении этого воздействия.

2. Удобоукладываемость - способность бетонной смеси растекаться и принимать заданную форму (под влиянием внутренних или внешних факторов). Удобоукладываемость оценивают по подвижности или жёсткости.

3. Подвижность - способность бетонной смеси расплываться под действием собственной массы и связности. Характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси.

Для этого металлическую форму-конус, установленную на горизонтальной поверхности, заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой штыкованием. Избыток смеси срезают, форму-конус снимают и измеряют осадку конуса из бетонной смеси, значение которой (в сантиметрах) служит показателем подвижности.

4. Жёсткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Жёсткость бетонной смеси характеризуют временем вибрации в секундах, необходимым для уплотнения бетонной смеси. Существует три метода определения жёсткости.

Её определяют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора – вискозиметра.

Установка Вебе: одновременно включают виброплощадку и секундомер. Смесь вибрируют до тех пор, пока не начнётся выделение цементного теста из любых двух отверстий диска (отверстия диска — 5 мм (6 шт.)).

В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на жёсткие, подвижные и растекающиеся.

5. Связность — способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. Опыты: раствороотделение, водоотделение.

Различают внутреннее и внешнее водоотделение.

Косвенная количественная характеристика расслаиваемости:

Δh – толщина слоя воды; H – высота столба бетонной смеси.

18. Подвижность бетонной смеси - определение, единица измерения, способы изменения подвижности.

Подвижность - способность бетонной смеси расплываться под действием собственной массы и связности. Характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси. Единица измерения – сантиметры.

Для этого металлическую форму-конус, установленную на горизонтальной поверхности, заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой штыкованием. Избыток смеси срезают, форму-конус снимают и измеряют осадку конуса из бетонной смеси, значение которой (в сантиметрах) служит показателем подвижности.

Способы изменения подвижности

• Изменение В/Ц (Если увеличить содержание цементного теста, то смесь станет более пластичной и текучей. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее бетонная смесь);

• Подвижность возрастает с увеличением расхода цемента;

• Вид цемента. ППЦ с добавкой трепела или диатомита уменьшает подвижность;

• Изменение зернового состава смеси заполнителей (если увеличить содержание заполнителей, смесь становится более жесткой);

• Ввод пластифицирующих добавок (позволяет получать бетоны с высокой прочностью, без усадок). Пластификаторы и суперпластификаторы резко изменяют реологические свойства бетонной смеси;

• Вид заполнителя. Заполнители с округлыми зёрнами придают большую подвижность. На гравии ОК больше, чем на щебне.

19. Жесткость бетонной смеси - способы определения, единица измерения, способы изменения жёсткости.

Жёсткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Жёсткость бетонной смеси характеризуют временем вибрации в секундах, необходимым для уплотнения бетонной смеси. Существует три метода определения жёсткости.

Её определяют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора – вискозиметра.

Установка Вебе: одновременно включают виброплощадку и секундомер. Смесь вибрируют до тех пор, пока не начнётся выделение цементного теста из любых двух отверстий диска (отверстия диска — 5 мм (6 шт.)).

Способы изменения жёсткости

• Изменение В/Ц (жёсткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды и пониженное количество цемента в сравнении с подвижными смесями у бетонов равной прочности);

• Изменение содержания крупного и мелкого заполнителя (если увеличить содержание заполнителей, смесь становится более жесткой);

• На гравии смесь менее жёсткая, чем на щебне;

• Ввод пластифицирующих добавок. Пластификаторы и суперпластификаторы резко изменяют реологические свойства бетонной смеси.

20. Прочность бетонов и зависимость её от различных факторов. Марка бетона по прочности.

Прочность при сжатии – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами.

Прочность бетона определяется в основном двумя факторами:

• прочностью затвердевшего цементного камня;

• прочностью его сцепления с заполнителем.

Прочность бетона оценивают по среднему арифметическому значению результатов испытания образцов-кубов размером 15x15x15 см через 28 суток нормального твердения.

Факторы, определяющие прочность бетона

1. Прочность зависит от возраста

n – возраст бетона (суток);

R²⁸_б – прочность бетона в 28-суточном возрасте;

2. Марка цемента R_ц 400, 500, 550, 600 (кгс/см²). Рационально выбрать марку цемента. R_ц/R_б > 1. Можно получить на марке 500 бетон 600, однако при перерасходе цемента;

3. Вид цемента. На ППЦ прочность меньше, чем на обыкновенном ПЦ;

4. В/Ц. Чем больше воды, тем меньше прочность бетона;

5. Вид и качество заполнителей. При замене щебня гравием прочность бетона понижается примерно на 10…15%;

6. Условия хранения образцов;

7. Размер образцов. При использовании нестандартных образцов необходимо введение поправочного коэффициента;

8. Скорость нагружения при опыте (2-3 кгс/см²);

9. Состояние поверхности образца;

10. Другие факторы (толщина плит пресса, технологические, добавки и т.д.).

Марка бетона по прочности - округлённая прочность на сжатие (кгс/см²) образцов-кубов бетона размером 15х15х15 см в возрасте 28 суток, хранившихся в стандартных условиях (влажность не менее 95%, температура +20 С).

При обозначении марки используют индекс «М»; например, марка бетона М350 означает, что его средняя прочность не менее 35 МПа (но не более 40).

М100…М600.