Железобетон

Классы и марки бетона

В зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются:

Класс бетона по прочности на осевое сжатие В; указы­вается в проекте во всех случаях;

Класс бетона по прочности на осевое растяжение В<; назначается в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве;

Марка бетона по морозостойкости F; должна назна­чаться для конструкций, подвергающихся в увлажнен­ной состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания (открытые конструкции, ограждающие конструкции и т. п.);

Марка по водонепроницаемости W назначается для конструкций, к которым предъявляют требования непро­ницаемости (резервуары, напорные трубы и т. п.);

Марка по плотности D; назначается для конструкций, К которым кроме требований прочности предъявляются требования теплоизоляции, и контролируется на произ­водстве.

Заданные класс и марку бетона получают соответст­вующим подбором состава бетонной смеси с последую­щим испытанием контрольных образцов. Высокое сопро­тивление бетона сжатию — наиболее ценное его свойство, широко используемое в железобетонных конструкциях. По этим соображениям основная характеристика — класс бетона по прочности на сжатие указывается во всех слу­чаях.

Классом бетона по прочности на осевое сжатие В (МПа) называется временное сопротивление сжатию бе­тонных кубов с размером ребра 15 см, испытанных через 28* дней хранения при температуре 20±2°С по ГОСТу с учетом статистической изменчивости прочности. Сроки твердения бетона устанавливают так, чтобы требуемая прочность бетона была достигнута к моменту загруже - ния конструкции проектной нагрузкой. Для монолитных конструкций на обычном портландцементе этот срок, как правило, принимается равным 28 дням. Для элементов сборных конструкций заводского изготовления отпуск­ная прочность бетона может быть ниже его класса; она устанавливается по стандартам и техническим условиям в зависимости от условий транспортирования, монтажа, сроков загружения конструкции и др. Классы бетона по прочности на сжатие для железобетонных конструкций нормами устанавливаются следующие: для тяжелых бе­тонов В7,5; В10; В12,5; В15; В20; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60; для мелкозернистых бетонов вида А на песке с модулями крупности 2,1 и более — в том же диапазоне до В40 включительно; вида Б с модулем крупности менее 1 — в том же диапазоне до ВЗО вклю­чительно; вида В, подвергнутого автоклавной обработ­ке — в том же диапазоне до В60 включительно; для лег­ких бетонов — в том же диапазоне до В40 включи­тельно.

Классы бетона по прочности на осевое растяжение В,0,8; В 1,2; В 1,6; В2; В2,4; В2,8; В,3,2 характеризуют прочность бетона на осевое растяжение (МПа) по ГОСТу с учетом статистической изменчивости прочности.

Марки бетона по морозостойкости от F25 до F500 ха­рактеризуют число выдерживаемых циклов поперемен­ного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии.

Марки бетона по водонепроницаемости от W2 до W12 характеризуют предельное давление воды, при ко­тором еще не наблюдается просачивание ее через испы­тываемый образец.

Марки бетона по плотности от D800 до D2400 характйі ризуют-среднюю плотность (кг/м3).

Оптимальные класс и марку бетона выбирают на ой новании технико-экономических соображений в зависй. мости от типа железобетонной конструкции, ее напря женного состояния, способа изготовления, условий экс плуатации и др. Рекомендуется принимать класс бетона для железобетонных сжатых стержневых элементов н| ниже В15. Для конструкций, испытывающих значитель| ные сжимающие усилия (колонн, арок и т. п.), выгодны относительно высокие классы бетона — В20—ВЗО; дл| предварительно напряженных конструкций в зависимо? сти от вида напрягаемой арматуры целесообразны класі сы бетона В20—В40; для изгибаемых элементов без предварительного напряжения (плит, балок) применяю* класс В15. 1

Легкие бетоны на пористых заполнителях и цемент-! ном вяжущем при одинаковых классах и марках по мо-' розостойкости и водонепроницаемости применяют в сбор­ных и монолитных железобетонных конструкциях нарав­не с тяжелыми бетонами. Для многих конструкций они весьма эффективны, так как приводят к снижению мас­сы.

Влияние времени и условий твердения на прочность бетона. Прочность бетона нарастает в течение длительно­го времени, но наиболее интенсивный ее рост наблюда­ется в начальный период твердения. Прочность бетона/ приготовленного на портландцементе, интенсивно нара­стает первые 28 суток, а на пуццолановом и шлаковом портландцементе медленнее — первые 90 суток. Но и в последующем при благоприятных условиях твердения — положительной температуре, влажной среде — проч­ность бетона может нарастать весьма продолжительное время, измеряемое годами. Объясняется это явление дли­тельным процессом окаменения цементного раствора — твердением геля и ростом кристаллов. По данным опы - , тов, прочность бетонных образцов, хранившихся в тече - ] ниє 11 лет, нарастала в условиях влажной среды вдвое, ; а в условиях сухой среды — в 1,4 раза; в другом случае = нарастание прочности прекратилось к "концу первого го­да (рис. 1.3). Если бетон остается сухим, как это часто бывает при эксплуатации большинства железобетонных конструкций, то по истечении первого года дальнейшего нарастания прочности ожидать уже нельзя.

VСилы /прения

Щ щ

Усюха

Ж

Щ

І Хранение 6 сухой среве ! І 1 І | 1,1, J І I І L

Гвмг.2 ь б Нлвт Возраст бетонных кубшоб

Рис. 1.4. Характер разрушения бетонных кубов

А — при трении по опорным плоскостям; б — при отсутст­вии трения

135 65

5 H/A

Рис. 1.5. График зависимости призмеииой прочности бетона от отношения размеров испы­тываемого образца

Рис. 1.7. Схемы испытания об­разцов для определения проч­ности бетона на растяжение

Рис. 1.3. Нарастание прочности бетона во времени

І ' Д 1 I

"1

Рис. 1.6. Напряженное состоя­ние бетона сжатой зоны при изгибе железобетонной балки

Нарастание прочности бетона на портландцементе при положительной температуре твердения (~ 15°С) и влаж­ной среде может быть выражено эмпирической зависи­мостью

Rt = R lg /lg28 = 0,7i? igt, (1.1)

Где Rt — временное сопротивление сжатию бетонного куба в возра­сте T, дн.; R — то же, в возрасте 28 дн.

Эта формула дает достаточно близкое совпадение с экспериментами при дн.

Процесс твердения бетона значительно ускоряется! при повышении температуры и влажности среды. С этой целью железобетонные изделия на заводах подвергают тепловой обработке при температуре до 90 °С и влажно­сти до 100 % или же специальной автоклавной обработке при высоком давлении пара и температуре порядка 170 °С. Эти способы позволяют за сутки получить бетон прочностью ~70t% проектной. Твердение бетона при отрицательной температуре резко замедляется или пре­кращается.