Прочность бетона, ее виды

Основное требование, предъявляемое к бетону, — получение им в определенный срок заданной по расчету прочности на сжатие. В зависимости от прочности на сжатие бетон разделяется на ряд марок. Марка бетона назначается в проекте сооружения. Например, указание на чертеже «марка бетона 200» обозначает, что прочность бетона при сжатии (через 28 дней) составляет 200 кгс]см2.

Строительными нормами и правилами предусматриваются следующие марки бетонов: тяжелых —50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600; легких—35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350 и 400. Тяжелые бетоны марок 50 и 75 применяются только для неармированных конструкций. Конструкции с предварительно напрягаемой арматурой выполняются из тяжелого бетона марки не ниже 200 или легкого — не ниже 150.

Прочность (марка) бетона зависит прежде всего от качества составляющих материалов и состава бетона. Строительная лаборатория подбирает из предназначенных для бетона материалов такой состав, при котором прочность его была бы не ниже заданной марки. Правильность подбора состава бетона проверяется в лаборатории раздавливанием на специальных прессах стандартных образцов (кубиков), изготовленных из бетона принятого состава и выдержанных определенное время после затворения (например, 7 или 28 дней).

Прочность бетона зависит, кроме того, от условий перемешивания, транспортирования и укладки бетонной смеси и от условий твердения бетона. Тщательное соблюдение правил производства бетонных работ и высокая квалификация бетонщиков — непременные условия для получения высококачественного, прочного бетона.

Рассмотрим подробнее те условия, от которых зависит прочность бетона.

1. Прежде всего прочность бетона зависит от качества цемента. Чем выше прочность (активность) цемента, тем выше будет и прочность бетона. Чем скорее твердеет цемент, тем быстрее будет нарастать прочность бетона:

2. Прочность бетона зависит также и от количества цемента, расходуемого на 1 м3 бетона. Наилучшие результаты по прочности дает бетон с таким расходом цемента, при котором густое цементное тесто (т. е. смесь цемента с небольшим количеством воды) заполняет все пустоты в песке и обволакивает тонким слоем частицы песка, а цементно-песчаный раствор заполняет все пустоты в крупном заполнителе.

При одном и том же количестве цемента прочность бетона будет тем меньше, чем больше воды содержится в бетоне. Это объясняется следующим: для твердения бетона необходимо количество воды, равное примерно 20% веса цемента (так, например, при расходе цемента 220—250 кг на 1 м3 бетона требуется 45—50 л воды); при таком количестве воды бетонная смесь получается слишком сухой, ее нельзя достаточно равномерно перемещать и плотно уложить, поэтому практически в бетонную смесь приходится добавлять в 3—4 раза больше воды (около 160—180 л на 1 м3). Излишняя вода по мере твердения испаряется, оставляя поры (пустоты). Чем больше воды было добавлено в бетонную смесь при ее приготовлении, тем больше пор образуется в затвердевшем бетоне и тем меньше из-за этого будет его прочность.

3. Качество заполнителей — их чистота, форма и зерновой состав (количество зерен различной крупности и максимальная крупность зерен) —оказывает значительное влияние на прочность бетона. При неправильной форме зерен и шероховатой поверхности получаются лучшее сцепление цементного теста с заполнителями и большая прочность; при округленной форме и окатанной поверхности — меньшая прочность. Загрязненность заполнителей, ухудшающая сцепление их с цементным тестом, снижает прочность бетона.

' 4. На прочность бетона влияет качество перемешивания, зависящее от способа и продолжительности перемешивания. Недостаточное перемешивание сильно снижает прочность бетона.

5. Очень важны также порядок укладки бетонной смеси в конструкцию (непрерывно или с перерывами) и способ обработки поверхности стыка бетона, укладываемого после перерыва, с уложенным до перерыва. При несоблюдении правил обработки стыка (очистка, насечка, промывка) прочность стыка может сильно снизиться.

6. Бетон, уложенный и уплотненный вибраторами, имеет на 10—30% большую прочность, чем бетон, уплотненный вручную.

7. Прочность бетона растет вместе с его возрастом. Особенно быстро растет прочность в начальном возрасте (до 28 дней). Прочность продолжает нарастать более медленно в течение ряда лет.

8. Наибольшую прочность бетон получает при твердении в сырой или влажной среде. Наоборот, твердение в сухом и жарком воздухе может привести к получению низкокачественного бетона. Пониженная температура замедляет нарастание прочности, а при температурах ниже нуля твердение бетона прекращается.

9. Замерзание бетона приостанавливает процесс твердения, но по оттаивании бетон продолжает твердеть. Бетон не теряет прочности, если он замерз после достижения им «критической прочности» (см. главу V); более же раннее замерзание ведет к понижению конечной прочности бетона. Еще более вредными, чем преждевременное замораживание, являются попеременные замерзание и оттаивание свежего бетона, в результате которых бетон в некоторых случаях может даже потерять способность твердеть.