Марка бетона
Марка бетона соответствует определенному параметру прочности на сжатие, который нарастает в процессе твердения бетонной массы и продолжает нарастать с годами в течении эксплуатации отлитых изделий из такого бетона. Марка бетона зависит в конечном итоге от прочностных характеристик всех компонентов используемых во время приготовления бетонной массы.
Такие показатели как марка бетона или класс бетона являются главными при выборе бетона для изготовления той или иной части здания, как например несущие колоны или ригеля, балки , фундаменты и так далее. Есть и другие показатели, которые заслуживают особое внимание при выборе бетона, такие как водонепроницаемость, морозоустойчивость, подвижность, устойчивость в различных агрессивных средах и так далее.
Бетон это искусственный камень получаемый в результате затвердевания бетонной массы и состоящий из заполнителей разной крупности, смеси цемента и определенного количества воды. Таким образом класс бетонов или марки бетонов соответствуют определенному параметру прочности на сжатие который нарастает в процессе твердения бетонной массы и продолжает нарастать с годами.
1. Различают следующие марки бетонов :
М 50; М 75; М 100; М 150; М200; М250; М300; М 350; М400; М450; М500; М550; М600; М700; М750; М800; М900; М1000.
2. Класс бетона по прочности:
3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 22,5; 25; 27,5; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80
Таблица№1. Марки и класс бетона в цифрах
Таким образом в зависимости от прочности на сжатие устанавливают класс бетона. Класс бетона «В» это кубиковая прочность измеряемая в КПа и принимается с гарантированной обеспеченностью (доверительная вероятность) 0,95. Такое понятие означает что установленное классом свойство гарантированно обеспечивается в 95 случаях из 100.
Эти правила регламентируются согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», которые класс бетона обозначают буквой «В«и цифрами показывающие выдерживаемое давление в мегапаскалях, МПа. Например, бетон В 35 означает что в 95 % случаев выдерживает давление 35 МПА.
Марка бетона регламентируется согласно ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые».Марка бетона обозначается латинской буквой «М» и цифрами от 50 до 1000. Цифры обозначают предел прочности на сжатие в кгс/см².
Современное строительство не обходится без использования большого количества бетона различного класса и марок. Поэтому самый лучший выход из таких ситуаций это приготовление и доставка бетона на строительный участок с помощью автомобильных бетоновозов.
Для подачи на место укладки в высотном строительстве а также в малоэтажном строительстве используют специальные механизмы. Такими механизмами могут быть башенный кран, автомобильный кран или бетонная станция.
Рисунок №1. Разгрузка бетона в бетонную станцию.
Использование механизированного труда во многом облегчает выполнение задач и позволяет обработать большие объемы бетона за относительно короткий промежуток. Укладка в опалубку больших объемов бетона позволяет значительно ускорить процесс строительства и повысить производительность труда. Как же в таких случаях ( при бетонировании больших площадей и обработки большого объема бетона) проводить проверку бетона и определить его марку или класс на строительной площадке?
Рисунок №2. Определение марки бетона в лаборатории с помощью пресса.
Нужный класс привезенного бетона или его марку для заливки составных частей здания определяют в специальных как правило независимых лабораториях. Для проверки бетона берут пробы с каждой привезенной машины и отливают кубики размерами 15 х 15 х 15 см. Для этого существуют специальные формы заводского изготовления или делают сами из металла или дерева.
Рисунок №3. Форма для отливки контрольных образцов
Формы перед заливкой бетона увлажняют, затем заливают бетон и вибрируют. Или используют арматуру с помощью которой следует тщательно проштыковать бетонную смесь. После вибрирования бетон уплотняется, а незаполненные места в опалубке заполняются удаляя при этом лишний воздух и образовавшиеся раковины в массе бетона.
Рисунок №4. Ультразвуковой способ проверки качества бетона
Отлитые кубики (всего 3-4) с каждой партии бетона или машины хранят при средней температуре (t=20°C) и высокой влажности (около 90%) в течении 3, 7, 14 и 28 суток. В течении например первых 7 дней бетон набирает примерно 70 % своей проектной прочности. Как правило после 7 дней уже можно принести образцы в лабораторию и проверить качество бетона.
При заполнение образцов следует придерживаться следующих правил:
1. Взятую порцию бетона для заполнения образцов нельзя разбавлять водой.
2. Пробы необходимо брать непосредственно с лотка бетоносмесителя.
3. Бетон в формах следует тщательно уплотнить.
4. Отлитые формы с образцами следует хранить в надлежащих условиях (избежать солнечные лучи и жаркие места).
Проектные марки бетона
При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначаются требуемые характеристики бетона, называемые проектными марками. Проектные марки назначаются по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.
За проектную марку бетона по прочности на сжатие М принимают сопротивление осевому сжатию R в кгс/см² эталонных образцов-кубов, испытанных согласно требованиям ГОСТов.
Проектная марка на осевое сжатие (кубиковая прочность) является основной характеристикой бетона и указывается в проекте во всех случаях.
За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение Р принимают сопротивление осевому растяжению Rр в кгс/см² контрольных образцов, испытанных в соответствии с ГОСТом. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение.
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.
Проектная марка бетона по водонепроницаемости В характеризуется односторонним гидростатическим давлением в кгс/см², при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, к которому предъявляются требования по плотности и водонепроницаемости.
Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций — в возрасте 28 сут, для сборных конструкций — в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями.
Проектную марку бетона монолитных конструкций разрешается устанавливать при специальном обосновании в возрасте 90 или 180 сут в зависимости от сроков загружения, что позволяет экономить цемент.
Методы определения прочности бетона на сжатие и растяжение регламентированы ГОСТ 10180 — 78, который соответствует международному стандарту ИСО 1920 — 76 и в котором учтены рекомендации СЭВ по стандартизации.
Твердение бетона
В результате процессов гидратации цемента (взаимодействии цемента с водой) происходит твердение бетона и нарастание его прочности. Процессы гидратации в свежеприготовленном бетоне могут остановиться в случае если влажность высыхает или просто замерзает вода (например,в зимний период). Замерзание воды или высыхание влаги в молодом бетоне сильно отражается на его прочностные характеристики в самую худшую сторону. Оптимальным вариантом для твердения бетона считается влажная среда, защищенная от солнечной радиации, от высоких и низких температур.
Таким образом влажность и положительные температуры очень благотворно сказываются на протекание процессов гидратации, а также в конечном итоге на прочностные характеристики бетонной смеси. Поэтому с потерей влаги необходимо бороться. Обычно свежеуложенный бетон поливают водой постоянно с интервалом в 1-2 часа в течении одной недели после заливки и накрывают мокрой мешковиной или опилками для защиты от солнца и испарения воды.
При минусовых температурах для предотвращения разрушительных процессов в случае замерзания воды в бетоне вводят противоморозные добавки. Для таких целей разработаны даже специальные методики. Бетон имеющий небольшое количество противоморозных добавок можно укладывать при низких температурах (например -15 или -30).
При этом процессы гидратации останавливаются, так как вода в нем замерзает и возобновляются с приходом теплой весенней погоды.Наиболее часто используемые в качестве противоморозных добавок являются добавки электролиты: Поташ П, НН1, НК, ХК, ННХК, ННК, а также их комплексы НК + ХН, ННХК +М,НК +М и другие.
Противоморозные добавки вводят в качестве так называемого стабилизатора процесса. Например, при колебании температуры весной от -5 °С до + 5 °С, бетон с противоморозными добавками не реагирует на цикличные изменения температуры. Вода в нем не замерзает и не оттаивает потом, бетон стойко переносит эти все колебания температуры а процессы гидратации продолжаются.
Для бетона существуют такие понятия как критическая прочность бетона. Это такая грань при достижении которой за дальнейший набор прочности бетона можно не волноваться. Бетоны с разными марками имеют разные пороги критической прочности. Бетоны с высокими марками имеют более низкий процент порога критической прочности(25-30% от проектной прочности),чем бетоны низких марок.
При нормальном твердении в нормальных условиях критическая прочность бетона достигается примерно в течении сутки. Поэтому очень важны именно первые сутки после заливки бетона в опалубку.
Читать далее на http://stroivagon.ru добавки в бетон
Для бетонирования в холодный период года используют так называемые противоморозные добавки в бетон (ПМД). Добавки могут ускорить процесс твердения бетона и не дают воде замерзнуть. В роли ПМД могут быть использованы и комплексы солей как например, CaCl2 + NaNO2 исключающие коррозию арматуры. В качестве ускорителей сроков схватывания бетона могут использоваться следующие продукты:
1. Асол-К-продукт из следующих неорганических и органических компонентов : водный раствор поташа,ингибиторы коррозии и модификаторы.Добавка вводится в бетонную смесь при температуре наружного воздуха до -10°С.Введение добавки в бетонную смесь при положительных температурах наружного воздуха вызывает быстрое схватывание бетонной смеси (от 5 до 30 минут).
2. Ускоряющая противоморозная добавка УПДМ-жидкая смесь получаемая из отходов производства ацетоуксусного эфира,нитрохлорактинида и ацетилацетона взятых в соотношении: 7 : 1 : 3 по объему.Добавка представляет собой раствор темно-коричневого цвета.Добавка вводится в бетон в пределах 0,1…0,42 л/кг цемента при температуре наружного воздуха от 0 °С до -25 °С.
3. Лигнопан-4 -является водным раствором 40 % концентрации с пластифицирующим действием на бетонную смесь.Обеспечивает твердение бетонной смеси при температуре наружного воздуха до -18 °С. Дозировка: 2 % при температуре до -5 °С, 3 % до -10 °С, 4 % до -15 °С.
4. Гидробетон — С-ЗМ-15. Является жидкостью темно-коричневого цвета 34…36% концентрации с пластифицирующим действием на бетонную смесь.Обеспечивает твердение бетонной смеси при температуре наружного воздуха до -15 °С.
Рисунок № 5. Бетонирование в зимний период года. Накрытая брезентом бетонированная площадка.
В качестве противоморозных добавок могут использоваться и другие виды продуктов. После заливки бетона в зимний период года его следует накрывать полиэтиленовой пленкой или брезентом для сохранения тепла выделяемого в процессе твердения. Также под сооруженное временное укрытие для бетона из брезента или полиэтиленовой пленки можно установить тепловую пушку.Теплый воздух имеет очень большое значение для достижения высоких прочностных характеристик бетона в процессе гидратации.
Подбор состава бетона
Прежде чем приступим к рассмотрению подбора состава бетона, необходимо сказать что согласно СНиП 5.01.23-83 марка бетонной смеси должна быть выбрана в зависимости от величины средней прочности бетона при сжатии а также условий его твердения.
Для неармированных конструкций и изделий из бетона расход цемента должен составлять не менее 170 кг на 1 м³ бетона. Для железобетонных конструкций и изделий расход цемента должен составлять не менее 220 кг на м³ бетона. Таким образом согласно нормам и правилам расход цемента не должен превышать 600 кг/м³. Цемент нужно использовать такой марки, которая бы превышала расчетную в 2-3 раза.
Для портландцемента минимум в два раза а для остальных видов цемента в три раза.Это очень важно и поэтому необходимо запомнить такой момент. Исходя из выше сказанного для наглядности привожу таблицу рекомендуемых марок цемента для приготовления тяжелых бетонов.
Таблица№ 2. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для тяжелых бетонов на крупном заполнителе
Для приготовления бетонной смеси нам понадобятся цемент, заполнители разной крупности ( песок и щебень) а также чистая вода. Вода должна быть по возможности родниковой а песок и щебень чистыми, без примесей ила или глины. По возможности их следует промывать для достижения высоких прочностных марок бетона.
Таблица №3. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для приготовления мелкозернистых бетонов
♣ Зерновой состав песка
Песок может быть озерным, речным, овражным или горным. Как правило овражный песок и горный засорены глинистыми примесями а озерный- илом. Загрязненный песок перед употреблением промывают,так как содержание илистых, глинистых частиц и прочих примесей не должно превышать 5 %.
Песок по крупности зерен делится на мелкий, средний и крупный, с крупностью зерен от 0,15 до 5 мм. Для приготовления растворов песок с мелкими зернами не пригоден, поэтому его следует смешать с песком имеющий крупные или средние зерна. Ориентировочно можно смешать для приготовления раствора одну часть мелкого песка с двумя частями крупного песка.
На практике подбирают зерновой состав песка следующим образом:
1. Просеивают песок сначала через сито с ячейками 2,5 мм, затем то что прошло через него пропускают еще раз через сито 1,2 мм и получают первую фракцию.
2. То,что прошло через сито с ячейками 1,2 мм просеивают далее через сито с 0,3 мм и получают вторую фракцию.
Для приготовления раствора или бетона используют 20-50 % первой фракции, 50-80 %-второй. Отмерив нужное количество песка разных фракций их необходимо между собой хорошо перемешать, распределяя тем самым зерна песка по всей своей массе.
♣ Жесткость бетона
Бетонная масса может иметь разную консистенцию( густоту). Жесткая бетонная масса требует при укладке сильного уплотнения. Пластичная (более подвижная) нуждается в более меньшем уплотнении. Литая бетонная масса это подвижная масса, которая почти самотеком заполняет форму.
Консистенция бетона на прямую зависит от количества воды используемой для приготовления бетона. При избытке воды бетонная масса расслаивается, а прочность бетона заметно снижается. Если одновременно в бетонную смесь добавлять цемент и воду не меняя соотношения между ними, то прочность бетона останется без изменений.
Рисунок№ 5. Определение густоты бетонной массы
Готовить бетонную массу и укладывать желательно более густую, с осадкой конуса 2-6 см. Строительные нормы и правила( СНиП) предусматривают следующую консистенцию бетонной массы с осадкой конуса в сантиметрах:
1. Подготовка под фундаменты и полы -2-3 см.
2. Массивные конструкции (стены, фундаменты),без арматуры или с редко расположенной арматурой -3-6 см.
3.Обычные железобетонные конструкции и изделия( колонны, балки,плиты) с арматурой средней густоты 8-12 см.
4. Тонкие стены,балки и колонны малых сечений а также различные конструкции с густой арматурой-12-14 см.
Измеряют консистенцию бетона специальным металлическим конусом с очень гладкой внутренней поверхностью( без швов). Высота такого конуса составляет 30 см, ширина в верхнем основании-10 см,-в нижнем-20 см (смотри рисунок№ 5). С боку конус имеет две ручки а внизу его укрепляют упоры в виде скоб или лапок.
На эти два упора нужно встать ногами и прижимать конус к горизонтальной площадке из досок или листа стали. Для проверки конус и площадку смачивают водой, затем конус ставят на площадку, прижимают ногами и заполняют бетонной массой в три слоя. Каждый слой высотой в 10 см протыкают 25 раз стержнем штыком выполненный из круглой стали ∅15 мм. Такой вид уплотнения бетонной массы называют штыкованием.
Наполнив таким образом конус,срезают излишнюю бетонную массу вровень с краями конуса. Далее конус поднимают медленно вверх за ручки, при этом освобожденная бетонная масса начинает медленно оседать меняя свою форму. После того как бетонная масса перестанет оседать рядом с ней ставят конус, затем на его верхнее основание кладут линейку и измеряют расстояние до осевшей массы (смотри на рисунке №5 -осадка конуса).
Руководствуются следующими понятиями осадки конуса:
1. Жесткая смесь бетонной массы-от 0 до 2 см.
2. Пластичная бетонная масса-от 6 до 14 см.
3. Литая бетонная масса- от 17 до 22 см.
При этом бетонная масса не должна расслаиваться и выделять воду.
Подбор состава заполнителей для бетона
При подборе заполнителей для бетона стремятся к тому чтобы составляющие компоненты (песок, щебень или гравий) имели зерна различной крупности. Это необходимо для того чтобы между зернами щебня и песка было как можно меньше пустот. Это позволит сократить расходы цемента и песка на приготовление бетонной смеси не теряя в прочности конечного продукта.
Считается что объем пустот в песке не должен превышать 37 %, в гравии-45 а в щебне -50. Чем меньше будет пустот в крупном заполнителе (щебне или гравии), тем меньше потребуется песка и сократится расход цемента. Пустотность в заполнителе можно проверить простым способом. Подобранную смесь или отдельно гравий или щебень насыпают в 10 литровое ведро и сравнивают с краями не уплотняя.
Затем отмеривают воду и заливают ее тонкой струей в ведро до краев. В зависимости от объема влитой воды можно определить пустотность. Например, вы влили 4,5 литра воды, это будет означать что пустотность 45 %. Состав крупных заполнителей подбирают на практике с помощью стандартных сит имеющие ячейки диаметром 80, 40, 20, 10 и 5 мм. Состав песка с помощью сит имеющие диаметр —5, 2,5, 0,5, 0,3 и 0,15 мм. Далее предлагаю рассмотреть отдельно конкретный пример подбора крупного заполнителя для бетона (крупнозернистая смесь) и мелкозернистого заполнителя.
1. Пример подбора крупного заполнителя для бетона
Для бетона выбирают гравий или щебень с наибольшей крупностью -40 мм. Просеивают щебень или гравий через сито с ячейками ∅ 40 мм. Остаток на сите называют верхним остатком. После этого то что прошло через сито с ячейками ∅ 40 мм просеивают дальше через сито с ячейками ∅ 20 мм. Остаток заполнителя на этом сите называется первой фракцией с зернами крупностью от 21 до 40 мм.
То что прошло через сито 10 мм, просеивают через сито с ∅ 5 мм, при этом остаток на сите дает третью по счету фракцию с крупностью зерен от 6 до 10 мм. Весь остаток прошедший через сито с ∅ 5 мм называют нижним остатком. Для приготовления крупнозернистой смеси необходимо брать по 5 % верхнего и нижнего остатка, а также по 30 % первой,второй и третьей фракцией.
Таблица №3. Состав обычных бетонов ( по данным И. М. Френкеля)
При желании можно заменить верхний остаток на 5 % первой фракцией. Таким образом крупнозернистую смесь такого состава можно приготовить из двух фракций:
а). 50-65% первой, 35-50% -третьей или
б). 40-45 %-первой фракции, 20-30 %- второй и 25-30%-третьей.
2. Пример подбора мелкого заполнителя для бетона.
Таблица № 4. Ориентировочные составы пластичных бетонов на гравии или щебне
Для бетона выбирают гравий или щебень с крупностью заполнителя- 20 мм. Далее просеивают этот заполнитель через сито с диаметром ∅ 20 мм. То что прошло через сито с диаметром -∅ 20 мм пропускают через сито с диаметром ∅ 10 мм. Получают первую фракцию заполнителя с крупностью зерен от 11 до 20 мм.
Далее, то что прошло через сито с ячейками ∅ 10 мм просеивают через сито с ячейками 5 мм и получают вторую фракцию щебня имеющую зерна крупностью от 6 до 10 мм. Потом, то что прошло через сито 5 мм, просеивают через сито с ячейками 3 мм и получают уже третью фракцию с крупностью зерен от 4 до 5 мм. Мелкозернистую бетонную смесь можно приготовить также как и крупнозернистую из двух фракций, а именно:
а). 50-65% первой, 35-50% -третьей или
б). 40-45 %-первой фракции, 20-30 %- второй и 25-30%-третьей.
Таким образом можно подобрать наиболее оптимальный и сбалансированный состав крупнозернистой или мелкозернистой бетонной смеси.
Для этого следует отмерить нужное количество заполнителя разных фракций и хорошо между собой перемешать.При этом нужно придерживаться следующими правилами:
1. Размеры крупного заполнителя должны быть не более 1/4-1/5 наименьшего размера конструкции детали.
2. Для заливки тонких плит необходимо использовать заполнитель с зернами крупностью 1/3 и даже 1/2 толщины плиты.
3. Для ж/б конструкций с густой арматурой наибольшая крупность зерен должна быть не более 40 а иногда и 20 мм.
4. Размер зерен заполнителя не должен быть больше 3/4 расстояния между стержнями или прутьями арматуры.
Для приготовления бетона следует использовать марки цемента которые превышали бы заданную марку бетона в два раза. Например, для приготовления бетона марки М 200 кгс/см² следует использовать цемент марки не ниже 400 кгс/см². При приготовлении бетона сухая смесь (цемент, песок и гравий или щебень) заметно уменьшается в объеме.
Согласно таблицы №3, из 1 м³ сухой смеси может получиться от 0,59 до 0,67 м³ бетона. Поэтому для приготовления 1 м³ бетонной массы необходимо это иметь в виду и следовательно брать намного больше сухих материалов. Из той же самой таблицы следует что при умелом подборе заполнителя, можно получить бетон одной и той же марки, но с разным содержанием цемента.
И в заключение несколько слов об условиях хранения цемента. Длительное хранение цемента, даже в самых приемлемых условиях влечет потерю его активности. После трех месяцев хранения потеря активности достигает 20%, а через год 40%. Что это означает на практике? Это означает, что марка цемента снижается. Например у вас была закуплена в прошлом году партия цемента марки М 300 и М 500 и не всю партию успели израсходовать.
Таблица №5. Ориентировочные составы обычных растворов ( по данным Н. А. Попова)
Через год у вас марка этого цемента понизится на порядок и станет уже маркой М 200 и М 400. Поэтому потерю активности цемента необходимо учитывать при приготовлении бетонных смесей. В таких случаях можно воспользоваться таблицей № 5, ориентировочного состава обычных бетонов предложенным Н.А. Поповым.
Добавить комментарий