Предел прочности цемента при сжатии определяет цемента

Прочность бетона (на растяжение, при сжатии): от чего зависит, как определить

Прочность бетона – определяющий показатель бетонного раствора, который обуславливает задачи и условия его использования. Бетонная смесь используется повсеместно в проведении ремонтно-строительных работ частных и промышленных объектов. Рецептов приготовления бетона существует множество, состав и пропорции компонентов напрямую влияют на свойства и характеристики, а также сферу использования цементного раствора.

Прочность бетона – определяющая характеристика, которая отображается в маркировке. Непосредственно прочность определяет марку и класс раствора. Данные показатели указываются в различных ГОСТах, СНиПах, нормативных документах, определяют эксплуатационные качества и свойства бетонных элементов, конструкций, зданий и т.д.

Знание показателей прочности бетона очень важно при выполнении любых работ, так как позволяет точно выполнить расчеты, верно подобрать смесь подходящих марки и класса для конкретной задачи, будучи уверенным в прочности, надежности и долговечности элемента, конструкции. Застройщики в обязательном порядке проверяют прочность бетона на растяжение, сжатие, изгиб и т.д. прежде, чем начинать работы.

Что учитывать и от чего зависит?

Физико-механические свойства находятся под тесным воздействием бетонной структуры, зависящие от смешанности раствора и разнящиеся способами изготовления. А также крепость обусловливается следующими факторами:

Качество перемешивания будущего материала тоже влияет на данное его свойство.

• интенсивность бетонно-цементного раствора;
• содержимое компонентов в процентном количестве;
• водоцементные пропорции в составе смеси;
• промышленные характеристики;
• свойства наполнителей;
• уровень перемешивания ингредиентов состава;
• часы, потраченные на приобретение раствором твердости;
• температурные показатели в атмосфере;
• сырость в окружающей среде.

Распределение по маркам и классам

Марка обозначается буквой М, а сопутствующая цифра возле нее определяет среднее примерное значение прочности при сжатии, выражается в кгс/см2. Таблица по показателям прочности:

Марка бетона полностью зависит от количественного соотношения цемента в составе раствора. При этом принято считать, что чем больше количество, тем выше марка и, в обратном порядке.

Определяют крепость еще и по цементным классам. Их разделяют для легких и тяжелых составов, а также по уровням крупности. Для расчета составов и пропорций применяют формулы, а для быстроты подсчета есть автоматические калькуляторы. Средняя прочность с коэффициентом крепости n = 0,136 и обеспеченностью t = 0,96 зависит от класса и формула для вычисления: Вb = Rb х0,778 или Rb = Вb / 0,778.

Нормативные данные

Прочность бетона на растяжение при изгибе, на сжатие и др. определяется ГОСТом 10180—90. К основным контрольным характеристикам состава относят:

• Нормативные данные сопротивления (Rbn) с вероятностью 95% и обеспеченностью 0,95 или растяжению (Rbtn).
• Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (смятию). Имеет следующее соотношение, что для первой конечной характеристики обеспеченности Rb составляет — 0,997, а для второй граничное значение Rbser — 0,96.

Состав цемента (основной компонент)

Цемент создается на специальных заводах, с помощью известняка, который предварительно дробят, глины и различных добавок. Как добавки используют специальные материалы, которые имеют необратимые свойства, и очень хорошо застывают после того, как к ним добавляют воду. Например, могут использовать гипс, или смесь из глины с добавлением известняка. Такая смесь обычно называется клинкер.

Произвести цемент невозможно без помощи различных добавок, которые имеют разные соотношения с основной массой. Ведь без них все разнообразие цемента исчез бы, и был бы лишь один вид цемента для всего.

Технические требования к классам бетона

Как гласят технические требования, которые предъявляются к пределу прочности бетона, смесь должна обладать свойством однородности. Испытание бетона на прочность проводится среди образцов, которые затвердели в одних и тех же условиях за один и тот же промежуток времени.

Показатели высокой прочности бетона на сжатие всецело зависимы от:

качества цемента; вида наполнителя; точного соблюдения пропорций раствора; соответствия утвержденным технологиям производства.

Существует техническое гарантийное требование, в соответствии с которым должна быть обеспечена заданная прочность бетона, даже учитывая возможные колебания в процессе его изготовления. Этот стандарт выражен в числовой характеристике – классе бетона. Данное условие свидетельствует о том, что предусмотренные конкретным классом показатели материала будут именно такими в 95 случаях из 100 возможных.

Необходимая классность бетона для будущего строительства устанавливается еще на стадии проектирования объекта. Высокая прочность, морозостойкость, нормативная водонепроницаемость – в городе Москва доступны все классы и марки бетонов.

5. Испытание на растяжение

Рис. 16. Размеры образца, сформованного из цемента Формы для образцов. Размеры образца цемента для испытания на растяжение указаны на рис. 16. Формы для теста должны быть разъемными, а для раствора — неразъемными. Формы делают из нержавеющего металла. Они должны быть настолько прочными, чтобы размеры их не изменялись и чтобы при уплотнении образцов они не раздвигались. Все формы должны быть пронумерованы.

Не реже одного раза в 6 месяцев формы надо выверять. Формы для теста перед наполнением протирают изнутри тряпкой, пропитанной машинным маслом. Формы для раствора маслом не смазывают. Вынув образец из формы, последнюю немедленно очищают.

Изготовление и хранение образцов из цементного теста. Образцы из цементного теста изготовляют следующим способом. Тесто приготовляют вручную или механическим способом. В первом случае его замешивают лопаточкой в металлической чашке, во втором — в мешалке (рис. 17).

Рис. 17. Бегунковая мешалка для перемешивания цементного теста При ручном способе затворяют тесто для шести образцов одновременно. Для этого берут 1000 г цемента и воду в количестве, обеспечивающем нормальную густоту теста. Продолжительность перемешивания — 5 минут.

Формы для наполнения их тестом помещают на стеклянную или металлическую доску. Тесто распределяют равными частями в шесть форм и вминают в них овальной металлической ложкой или ножом. Затем, чтобы удалить из образцов воду, формы встряхивают в течение 2 мин., постукивая доской о край стола со скоростью 100—120 встряхиваний в минуту. Через каждые полминуты доску поворачивают на 90°. Через 5 мин. после окончания встряхивания избыток теста срезают смоченным водой ножом. Если пузырьки воздуха не перестают выделяться, то формы продолжают встряхивать еще минуту.

Первые сутки после изготовления образцы хранят в формах, не снимая с доски, в ванне с гидравлическим затвором.

По истечении суток образцы освобождают из форм. При этом нельзя постукивать формами о стол или какой-либо другой твердый предмет. Если при извлечении образцов установлено, что они дали усадку, это обстоятельство необходимо отметить в рабочем журнале.

Образцы, вынутые из форм, устанавливают на ребро в один ряд, на расстоянии 2 см один от другого, для хранения в комнатных условиях в течение 4, 7 и 28 суток. До установки образцы нумеруют тушью.

Изготовление и хранение образцов из раствора 1:3. Раствор затворяют одновременно для 6 или 12 образцов. Для этого берут 300 г (или соответственно 600 г) цемента, 900 г (или 1800 г) нормального песка и воду в количестве, обеспечивающем нормальную густоту раствора. Затворение производится так же, как в случае приготовления раствора для определения нормальной густоты цементного теста.

Рис. 18. Копер для трамбования цементных образцов Готовый раствор распределяют равными частями по формам, отвешивая по 200 г смеси на каждый образец. Формы должны быть установлены на подставке копра (рис. 18), при помощи которого смесь трамбуют. Вес бабы должен быть равен 2 кг, высота ее падения — 0,25 м; число ударов — 36.

Утрамбовав смесь, формы с образцами помещают на стеклянные пластинки, протертые тряпкой, слегка пропитанной машинным маслом. Свободную поверхность образцов тщательно выравнивают ножом заподлицо с верхними гранями форм. Образцы вынимают из форм через сутки с момента изготовления.

Образцы из цементного раствора нумеруют и хранят так же, как образцы из цементного теста.

Рис. 19. Рычажный прибор для испытания цементных образцов на растяжение Методы испытаний. Определение предела прочности при растяжении производят на рычажном приборе (рис. 19). Разрушающим грузом служит равномерно падающая дробь диаметром до 2,5 мм. Скорость истечения дроби должна быть 100±10 г в секунду

Перед помещением образца в захваты прибора проверяют опорные призмы, и прибор устанавливают (без ведерка) так, чтобы верхняя поверхность верхнего рычага совпадала с имеющейся на приборе чертой. Вес ведерка не должен превышать 25 % от веса разрывающего груза, в противном случае прибор уравновешивается с ведерком.

Образец, вынутый из воды и обтертый сухой тряпкой, вставляют в захваты так, чтобы его плоские грани совпадали с плоскими поверхностями верхнего и нижнего захватов. При вкладывании образца в прибор на верхний рычаг в качестве противовеса помещают рейтер и поднимают рычаг на такую высоту, чтобы в момент разрыва верхняя его поверхность находилась по возможности на высоте черты. Между боковой поверхностью образца и захватами прибора не должно быть зерен песка, а на образце — заусенцев.

Выравняв образец и подвесив ведерко, снимают с верхнего рычага рейтер и нагружают ведерко дробью. Когда вес дроби и ведерка достигает разрывной величины, образец разрывается и ведерко, упав на педаль прибора для подачи дроби, прекращает выпуск последней.

Для определения предела прочности при растяжении ведерко с дробью взвешивают с точностью до 10 г. Чтобы получить разрывное усилие на 1 см2 площади наименьшего поперечного сечения образца, надо вес ведерка с дробью в килограммах умножить на 10, исходя из следующего расчета:

отношение плеч нижнего рычага 1:5, верхнего — 1:10, общее 1:(5Х10) = 1:50; площадь наименьшего поперечного сечения образца (средней его части) равна 5 см 2 .

На площадь в 5 см 2 действует сила, в 50 раз превышающая нагрузку на длинное плечо верхнего рычага; разрывное усилие на 1 см 2 составляет

где Р — вес ведерка с дробью.

Чтобы определить величину предела прочности при растяжении, разрывают 6 образцов и, выбрав из 6 полученных результатов 4 наибольших, вычисляют среднее арифметическое с точностью до 0,1 кг/см 2 .

Испытывая образцы из цементного теста, у которых при извлечении из форм была замечена усадка, необходимо определять размер шейки каждого образца и в тех случаях, когда отклонение площади поперечного сечения от нормальной больше ±2%, предел прочности при растяжении рассчитывать по отношению к действительной площади поперечного сечения шейки образца.

Если на образце стоит номер формы, то предел прочности необходимо также рассчитывать на действительную площадь поперечного сечения шейки данной формы.

Производство быстротвердеющего портландцемента

Для того, чтобы получить быстротвердеющий портландцемент в его состав добавляют однородные сырьевые материалы с низким содержанием R2O и MgO.

В отличии от производства обычного портландцемента, сырьевая смесь для быстротвердеющего портландцемента готовится с высоким коэффициентом насыщения оксидом кальция. Данное сырье подвергается более тонкому помолу и тщательной гомогенизации. Обычный портландцемент размалывают до 3000 кв.см/г, а быстротвердеющий портландцемент до 4000 кв.см/г. А клинкер в данном случае подвергается обжигу при более высоких температурах, для которого часто используются высококалорийные малозольные каменные угли.

Тонко измельченный цемент и хорошо подобранный минеральный состав быстротвердеющего бетона значительно повышают его прочность в первые сроки схватывания твердения бетонной смеси.

Соответствие класса, морозостойкости и водонепроницаемости

Водонепроницаемость бетона обозначается буквой «W» и показывает давление воды, которое способна удерживать поверхность конструкции, не пропуская ее через имеющиеся поры. Величина этого показателя находится в пределах W2-W20. Для обычных зданий и сооружений водонепроницаемость обычно не превышает W4.

Морозостойкость определяет возможное количество последовательных циклов замораживания и оттаивания у бетонов во влажном состоянии. Допустимое нарушение прочности при таких испытаниях не должно превышать 5%. Обозначается буквой «F» и цифровым значением от 50 до 300 циклов. При наличии специальных добавок максимальное значение «F» может быть увеличено, но такие бетонные смеси в массовом строительстве не применяются.

Факторы, влияющие на повышение класса бетона

На прочность застывшей бетонной смеси оказывают влияние следующие факторы:

• марка и количество используемого цемента;
• чистота, качество и размер фракции наполнителей;
• объемное соотношение воды и цемента в приготавливаемой смеси;
• качество перемешивания составляющих компонентов и плотность укладки при формировании конструкций;
• температура окружающего воздуха во время приготовления и использования бетона.

Как видно из перечисления основных факторов, качество бетона напрямую зависит от точного соблюдения принятых в строительстве технологий. Достижение нормативной прочности и соответствие классу на 90% бетонная смесь достигает через 72 часа после заливки в форму.

Определение прочности на сжатие

На заводах, где изготавливаются бетон и железобетонные изделия, прочность на сжатие определяется в лабораторных условиях при исследовании затвердевших контрольных образцов, размеры которых соответствую Государственным стандартам 10180-2012 и 28570-90.

Для определения показателей прочности бетона на сжатие в условиях строительной площадки необходимо:

• изготовить 12 кубических форм с размером грани 100 мм;
• залить отобранную пробу бетонной смеси в подготовленные формы;
• уплотнить состав на вибрационном столе, или хорошо простучав поверхность форм, если их прочность позволяет сделать это;
• установить формы с бетоном для твердения при температуре не ниже 20˚C и влажности не менее 85%;
• выполнить промежуточные испытания бетонных кубических образцов прессовым давлением на 3-й, 7-й и 14-й день, для предварительного заключения о качестве материала;
• окончательные испытания проводятся на 28-й день после помещения бетона в форму.

При отсутствии пресса на строительной площадке, образцы передаются в лабораторию, оснащенную необходимым оборудованием.

Проведение данных мероприятий позволяет определить реальную прочность бетона, используемого для монтажа монолитных конструкций, во время строительства. При этом передача бетонных образцов в испытательную лабораторию позволяет получить данные не только о классе материала, но и другие технико-физические показатели.

Другие способы испытания бетона на прочность

Развитие современных технологий позволило создать приборы для быстрого определения прочности бетона без использования лабораторного прессового оборудования. Для этого используется специальный прибор – склерометр или молоток Шмидта.

Требования к технологии подобных неразрушающих измерений определены в ГОСТ 22690. Способ измерения основан на определении прочности бетона с использованием метода упругого отскока. Металлический боек молотка с определенным поперечным сечением ударяет с заданной силой в бетонную поверхность и отскакивает от нее вверх. Высота отскока фиксируется склерометром. В ходе испытаний производится несколько ударов, и результат вычисляется по среднеарифметическому показателю.

Данный результат менее точный, чем лабораторные испытания. На точность измерений влияет шероховатость поверхности, толщина испытуемого образца плотность бетонной массы. Однако молоток Шмидта позволяет получать оперативные данные, не задерживая производства строительных работ. У исправного прибора погрешность показателей прочности обычно не превышает 5%.

Прочность бетона на сжатие – важнейший показатель качества материала

Точное соблюдение технологии приготовления бетонной смеси и ее правильная укладка в опалубку обеспечат высокое качество строительных конструкций. Однако контроль прочности материалов и соответствие необходимого класса и марки должен проводиться в обязательном порядке определенном стандартами и нормативными требованиями. Обеспечить такой контроль, можно только определяя показатели прочности на сжатие или используя неразрушающие методы проверки.

Применение различных классов бетонных смесей

Применение этого материала в строительстве строго регламентировано стандартами, которые мы уже упоминали выше. Но, что бы не вникать в эти нормативы, можно выделить следующие положения, в зависимости от места бетонирования и класса применяемого для этого бетона.

Видеообзор классов и марок

Устойчивость бетона к воздействию влаги и низких температур является важным показателем его качества и долговечности. Материал способный долгое время выдерживать .

До начала работ по возведению фундаментной конструкции делается несущая подготовка. В этой технической документации приведены нормативные требования к технологии работ, .

Технология устройства монолитных стен при возведении зданий, построек и конструкций относится к категории наиболее распространенных способов современного строительства. Это обусловлено .

Плиты перекрытия являются частью несущей конструкции здания, поэтому к марке бетона для их изготовления выдвигаются особые требования. Читайте также: Как .