Прочность бетона в чем измеряется: » Способы измерения прочности бетона

» Способы измерения прочности бетона

Бетон является разновидностью искусственного камня, который широко применяется во всем мире уже не одно столетие. Это материал получается в результате твердения правильно составленной смеси из воды, цемента и заполнителей. В состав также могут входить различные добавки, усиливающие или снижающие то или иное свойство бетонной смеси, влияя на такой важный показатель, как средняя прочность бетона.

Основные свойства бетонной смеси

Качество затвердевшей бетонной смеси определяется показателями прочности, плотности, однородности, пластичности и рядом других свойств. Технические характеристики определяются лабораторными исследованиями, основанными на механическом воздействии на образец или ультразвуковым воздействием с последующим построением градуировочной зависимости, где данные показаны в виде графика или таблицы.

Плотность затвердевшего раствора является одним из показателей его качества и определяется соотношением массы к объему. Плотность материала зависит от количества вовлеченного воздуха при последующем его застывании. Чем меньше воздуха – тем меньше пор и, соответственно, выше плотность материала. Чем плотней бетон, тем он прочнее.

Существует прямая зависимость прочности бетона от его плотности. Так как плотность измерить достаточно сложно, в строительстве существует такое понятие, как средняя прочность.

Полученному в результате 95 из 100 лабораторных испытаний среднему показателю присваивается обозначение, которое и является классом бетона. Класс в проектной документации является единым во всем мире, обозначается буквой «В» и измеряется в мПа.

Прочность

Это важнейший показатель качества материала, который гарантируется ГОСТ на 28 сутки его естественного твердения. Значением прочности принято считать сопротивление к разрушению целостности структуры вследствие внутренних напряжений и внешних воздействий.

Бетон, как и любой искусственный камень, имеет пористую структуру, поэтому лучше всего сопротивляется сжатию. Показатель прочности бетона на сжатие определяет его марку, которая обозначается буквой «М» и измеряется в кгс/см2. Например: Смесь М400 говорит о том, что прочность на сжатие его составляет 400 кгс/см2.

Существует соответствие класса и марки бетона, которая представлена в таблице.

Виды

Различают два типа прочности бетона на сжатие – это кубиковая и призменная.

Кубиковая

Кубиковая прочность неармированного бетона – это способность образца (кубика), твердевшего 28 суток при влажности 95-100 % и температуре окружающего воздуха 20-23 °С, выдерживать определенное давление. Измеряется в мПа.

Призменная

Призменная прочность бетона – это временное сопротивление бетонной призмы сжатию. Как правило, призменная ниже кубиковой. Чем больше зависимость между высотой и основанием образца, тем меньше его прочность. Измеряется в кгс/ч.

При производстве железобетонных конструкций различают проектную, нормируемую, требуемую, фактическую, распалубочную, передаточную и отпускную прочность бетона.

1. Проектная – это прочность бетона при его определенном возрасте. Если нет особых требований, то предел проектной прочности достигается при возрасте уложенной смеси 28 дней.
2. Нормируемая – это значение, установленное проектной или другой нормативной документацией.
3. Требуемая – это минимально допустимое значение прочностных характеристик изделий в рамках одной партии.
4. Фактическая — это средний показатель характеристик изделий в рамках одной партии.
5. Распалубочная прочность армированного бетона считается минимально допустимым значением, при котором изделие можно вынимать из формы.
6. Передаточная прочность армированного бетона – это регламентируемое значение кубиковой прочности к моменту его армирования. Передаточная прочность не назначается ниже 70% от проектной и не может быть менее 14 мПа.
7. Отпускная прочность бетона – это характеристика, при которой изделие разрешено отпускать потребителю.

Как определяется

Существует два метода определения прочности: разрушающий и не разрушающий. Разрушающий метод состоит в раздавливании образцов материала и является наиболее точным. Критическая прочность бетона фиксируется и является исходным показателем для расчета прочности бетона и определяется в мПа. К разрушающим методам контроля относятся кубиковое и призменное испытание образцов, описанное выше. Испытания регламентируются ГОСТ 18105-86.

К неразрушающим методам контроля относятся методы воздействия ударом, частичного разрушения и ультразвуковое исследование образца.

Метод ударного обследования образца

Существуют три основных ударных метода исследования:

1. Ударного импульса. Метод заключается в определении выделенной энергии при определенной силе удара.
2. Отскока. Метод регистрирует величину отскока бойка от поверхности изделия или образца.
3. Деформации. При таком методе производится давление на бетонную поверхность с последующей регистрацией давления в мПа и глубины деформации.

Метод частичного разрушения изделия

Этот метод также предполагает три типа воздействия на бетонный образец.

Отрыв. Метод заключается в приклеивании к бетонной поверхности металлического диска с последующим его отрывом. Определяющим значением является усилие, значение которого используется в дальнейших вычислениях. Определяется в мПа.

Скалывание. Метод скалывания заключается в скользящем воздействии на грань образца с регистрацией усилия, необходимого для частичного разрушения объекта.

Отрыв со скалыванием. Суть этого метода состоит в анкерном креплении на поверхности бетонной конструкции специального устройства с последующим его отрывом и регистрацией данных.

Ультразвуковое обследование

В основе метода лежит построение градуировочной зависимости между прочностью бетона и скоростью прохождения через него ультразвука. На построение градуировочной зависимости влияет:

• состав и фракция заполнителя;
• уменьшение или увеличение массы цемента;
• способ приготовления и уплотнения смеси;
• напряженность бетона.

Градуировочную зависимость определяют по единичным значениям скорости распространения ультразвуковых волн и прочности бетона. За единичное значение прочности бетона принимают средние значения при исследованиях идентичных образцов. Градуировочную зависимость выстраивают в виде таблицы или графика, построенного на основе линейного или экспоненциального вида. На предприятиях, выпускающих ЖБ конструкции, проверку градуировочной зависимости осуществляют не реже 1 раза в 2 месяца, согласно ГОСТ 17624-87.

Отчего зависит

Среди технологических факторов, влияющих на структуру и прочность бетона можно выделить:

1. Активность или качество цемента.
2. Количество цемента. С количеством цемента следует быть внимательным, так как с его увеличением выше оптимального значения происходит повышение плотности, но снижение других свойств бетона.
3. Чистота и форма заполнителей. Загрязненный и гладкий заполнитель имеет низкую сцепливаемость с цементным молочком, вследствие чего уменьшается качество смеси.
4. Качество замеса. Недостаточное перемешивание значительно снижает прочностные характеристики бетона.
5. Способ уплотнения. Плотность, а, соответственно, и прочность бетонного изделия выше при уплотнении вибраторами. Ручное уплотнение значительно снижает качество смеси.
6. Возраст. Нарастание прочности бетона наступает по прошествии 28 суток естественного твердения.
7. Условия твердения. Максимальную прочность получает бетон, твердевший во влажной среде при температуре 15-20 °С. При понижении температуры нарастание прочности снижается. Нижний температурный предел твердения составляет 0 °С.

Отдельного разговора заслуживает влагоцементное соотношение, которое является главным фактором в требуемых прочностных характеристиках смеси. Самый «правильный» бетон получится, если в смесь добавить 20% воды от массы цемента. Но при такой зависимости смесь получается слишком сухая, что приведет к потере пластичности и сделает практически невозможным ее укладку. Именно поэтому в раствор добавляется воды в несколько раз больше необходимой нормы. При твердении влага из раствора испаряется, что приводит к появлению пор, снижающих плотность материала.

Если обобщить вышесказанное, то основной закон прочности бетона состоит в зависимости показателя от качества применяемых материалов и плотности затвердевшей смеси.

Наиболее прочный материал

Большинство наших соотечественников интересует вопрос, какой должен быть состав и технические характеристики у самого качественного в мире бетона? Буквально несколько месяцев назад представитель японской компании Taiheiyo Cement сообщил прессе, что ими был разработан самый прочный бетон, способный выдержать давление более 4,5 т на 1 см2. Такое заявление произвело в строительном мире «эффект разорвавшейся бомбы», так как предельная прочность металлических конструкций на сегодняшний день не превышает 2 т на см2.

Технология производства является коммерческой тайной компании. Полный состав заполнителей также не разглашается, но, по словам представителя компании, в составе бетона используются особые кремниевые добавки.

Будем надеяться, что эта технология в скором времени появится и на нашем рынке, что даст возможность отечественным компаниям значительно повысить качество и скорость строительства новых объектов.

Методы определения прочности бетона по ГОСТ 18105

Под прочностью бетона понимают сопротивление материала разрушительным действиям внутреннего напряжения, вызванным различными факторами внешней среды. На стройматериал, находящийся в составе сооружения, оказывает влияние растяжение, сжатие, изгиб, кручения и срезы.

Самые высокие показатели у прочности бетона на сжатие, а самые низкие у прочности на растяжение. Именно по этой причине сооружения в основном проектируют так, чтобы на бетонные элементы приходились по большей части сжимающие нагрузки. Если все же необходимо чтобы бетон выдерживал напряжения растяжения и среза, то конструкции усиливаются арматурой.

Классы бетона по прочности

Основная классификация бетона базируется именно на этой характеристике. Марка М15 отличается самой низкой прочностью, М800 наоборот самой высокой. Такая система дает возможность заранее спрогнозировать поведение той или иной марки, и выбрать материал, который будет полностью соответствовать расчетным нагрузкам.

Например, легкие ограждения и теплоизоляционные перегородки могут выполняться из марок М15-М50, М100-150 оптимальны для укладки монолитных оснований, а для ответственных ЖБ сооружений используют бетон не ниже М300.

Сегодня широко применяется также классификация бетона по прочности на сжатие В1 – В22. Различаются эти системы тем, что марки бетона рассчитываются по среднему, а классы по гарантированному фактическому значению прочности. Разрабатывая инженерно-проектную документацию, специалисты, как правило, оперируют понятием классов В. Среди строителей и в быту более понятной и привычной считается система марок.

Легко разобраться в соотношениях марок и классов можно, воспользовавшись следующей таблицой «Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов по прочности на сжатие»:

В чем измеряется бетонная прочность?

В данном контексте класс будет обозначаться буквой «В» и, соответственно, числами. Числа указывают максимально выдерживаемое давление смесью (выражено в мегапаскалях). Возьмем в качестве примера обозначение В25 – оно обозначает, что бетон подобного класса способен выдержать давление в 25 МПа.

Продолжим. Также прочность бетона может быть выражена марками (обозначается латиницей, буква «М», от 50 до 1000 единиц). Собственно, показатель будет зависеть, прежде всего, от суммарного количества цемента в объеме бетонных смесей.

Поговорим далее про состав бетона в25. Итак, удобоукладываемость бетона (не стоит удивляться, такой параметр также есть) обозначается буквой П. Речь идет про осадку конуса, подвижность, а также вязкость. Итак, для монолитных (стандартных работ) принято применять так называемый бетон подвижности (показатели от П2 до П3).

Но если возникает необходимость заливать густоармированную конструкцию, создания колонн или же узких опалубок (а также всевозможных узких полостей, которые наполнять бетоном достаточно проблематично), крайне желательно использование бетона с подвижностью в п4.

Доставка бетона в25 по Москве и Московской области

Продолжим обсуждать бетон в25, характеристики. По прочности на сжатие бетон маркируется буквой «С» — разброс чисел от 8 до 115.

Наиболее популярный бетон для проведения строительных работ – марка B7,5. В большинстве случаев его применяют для того чтобы провести подготовительные работы, устроить основания лент фундаментов. Также этот фундамент можно использовать как бетонную подготовку (как в дорожном строительстве, так и для того чтобы монтировать бордюрный камень).

Несколько слов про марку бетона М300. Этот состав лучше всего подойдет для того, чтобы изготовить плиты перекрытия, монолитные конструкции стан, дорожки и отмостки, а также лестницы и заборы. Все прогрессивные строители для создания ленточного фундамента применяют только составы М300. А вот для строительства мостов, хранилищ банков и других подобных объектов, принято применять бетон М400.

Прочность бетона — что влияет на прочностные характеристики

Прочность бетона – ключевой показатель его качества, определяющий назначение и параметры использования ЖБИ. Процесс проектировки конструкций осуществляется таким образом, чтобы изделия могли выдерживать соответствующие нагрузки на сжатие. Этот показатель определяется классом и маркой бетона, которые могут быть определены через 28 суток после заливки.

Динамика роста прочности за указанный период позволяет оценить его характеристики, в то время, как окончательное затвердение смеси происходит в течение нескольких лет. Качественный бетон спустя 28 суток должен обеспечить прочностный показатель при сжатии с усилием 200кгс/см2. Наряду с технологией, влияющей на прочность бетона, присутствует ряд объективных факторов, определяющих качество железобетонных изделий.

Факторы, влияющие на прочность

К основным технологическим факторам, определяющим прочность бетона, относят:

• 
  активность цемента;

• 
  содержание цемента;

• 
  соотношение цемента и воды;

• 
  тип и качество наполнителей;

• 
  параметры уплотнения;

• 
  возраст бетона;

• 
  характеристики отверждения;

• 
  применение повторного вибрирования.

Цементы повышенной активности, которая определяется зависимостью R_b= f(R_Ц), традиционно обладают большей прочностью и применяются в строительстве многоэтажных, промышленных зданий, в дорожном и инженерном строительстве. Такие марки обладают большим сроком эксплуатации, надежны и не подвержены механическим и биологическим повреждениям. Марочная прочность определяется видом используемых легких или тяжелых бетонов. Использование сульфастойких цементов позволяет получить высокую прочность бетона при воздействии внешних факторов, в качестве которых выступают различные агрессивные среды. Практическая сфера применения легирующих добавок актуальна при формировании на основе смеси для конструкций, задействованных при строительстве домов, несущих конструкций гражданского или промышленного назначения, мостов.

Тяжелый бетон характеризуется повышенным показателем объемного веса, который изменяет свое значение в пределах 2200 – 2800 кг/м3 в зависимости от вида заполнителя. В качестве последнего могут применяться карбонатные, кварцевые, гранитные породы. При формировании опор в виде фундаментов находит применение бетон марки 100, для монолитных конструкций в виде колонн, перекрытий и балок — марки 150, обычнее сборные конструкции формируются на основе марок 200-250. Монолитные конструктивы с предварительным напряжением могут армироваться марками от 300 до 600, в то время как наиболее высокие марки редко находят практическое применение.

Количественный показатель содержания цемента в бетонной смеси также определяет ее прочностные характеристики — он растет до определенного уровня с повышением концентрации цемента. Следует помнить, что излишек цемента в составе смеси снижает ее устойчивость к усадке и увеличивает ползучесть. Максимально допустимым количеством считается до 600 кг цемента в 1 кубометре товарного бетона.

Соотношение воды и цемента в составе смеси также влияет на ее прочностные характеристики – чем оно выше, тем ниже прочность. При правильной технологии для затвердения и обеспечения прочности требуется воды в объеме 20% от массы цемента. Однако в случае с ЖБИ расход воды увеличен, поскольку смесь не должна быть слишком пересушенной для формирования равномерной и плотной смеси.

Бетон тем прочнее, чем более крупные наполнители использованы в процессе его приготовления. Не рекомендуется превышать рекомендованное количество песка, исходное сырье необходимо максимально очистить от глины и мелкозернистых фракций. Крупнозернистый заполняющий состав способствует лучшему проникновению цементного теста в образовавшиеся пустоты и обеспечению лучших параметров сцепления всех составляющих будущего изделия. Форма заполнителя играет определяющую роль. Сцепление обеспечивается намного лучше с заполнителями неправильной геометрии, в то время как округленность либо загрязнение заполнителя оказывает обратный эффект.

Тщательность вымешивания смеси также отражается на прочностных показателях. Для ЖБИ важен также порядок укладки бетонных смесей, который подразумевает промывку и обработку стыков, от чего зависит прочность, предотвращающая сколы и появление трещин.

Показатели прочности бетона оцениваются в возрасте 28 суток и зависят от температуры, при которой происходило отверждение смеси в соотношении с пределом достигаемой прочности при застывании при температуре +20^оС:

• 
  +5^оС – 65%;

• 
  +10^оС – 80%;

• 
  +30^оС – 115%.

Повторное вибрирование, выполненное до завершения процесса полного схватывания, позволяет увеличить показатели прочности до 20%, это единственный технологический процесс, способный качественно повлиять на эксплуатационные характеристики. Технология производства может предусматривать разнообразные методики виброштампования, вибрирования под нагрузкой или вибропроката, которые направлены на усовершенствование прочностных показателей бетона.

В результате повторного вибрирования повышается плотность и увеличивается скорость процесса гидратации входящего в состав смеси цемента.

Что такое прочность бетона на сжатие? (с иллюстрациями)

Бетон — это строительный материал, состоящий из песка, воды, гравия и портландцемента. Когда эта смесь затвердевает или застывает, она образует очень прочный и долговечный материал. Благодаря своей прочности и устойчивости бетон широко используется для строительства зданий, дорог и множества других конструкций. При строительстве из бетона важно понимать, сможет ли он выдержать сжимающие силы в конструкции, в которой он используется.Один из способов измерить это — проверить прочность бетона на сжатие или то, насколько хорошо он выдерживает сжимающее давление вокруг него.

Заливка влажного бетона.

Хотя бетон содержит очень мало ингредиентов, необходимо тщательно выбирать точное соотношение смеси, чтобы бетон работал так, как задумано.Если, например, добавить слишком много или слишком мало воды, затвердевший бетон может потрескаться или проявить признаки повреждения поверхности. В некоторых случаях неправильное соотношение смеси может привести к разрушению конструкции, что может привести к серьезным проблемам с безопасностью.

Металлический арматурный стержень или арматурный стержень может быть вставлен в бетон для повышения его прочности на сжатие.Установщики

и независимые испытательные агентства используют ряд стандартов испытаний для проверки целостности свежезлитого бетона. Одним из наиболее широко используемых тестов является испытание бетона на прочность на сжатие. Это определяет способность материала противостоять сжимающим усилиям. Например, настил второго этажа подвергается сжимающей силе от балок, расположенных над и под настилом.Проверив бетон после его заливки, установщики могут убедиться, что этот пол достаточно прочен, чтобы выдерживать эти силы и обеспечивать безопасность людей.

В США прочность бетона измеряется в фунтах на квадратный дюйм или PSI.

Самый распространенный метод испытания бетона на сжатие требует, чтобы установщики залили три баллона из той же смеси, которая использовалась для самой конструкции. Три цилиндра помещают в пробирки или контейнеры и дают им высохнуть в течение 28 дней перед отправкой в ​​испытательные лаборатории. В лаборатории каждый цилиндр помещается в машину, которая прикладывает силу сжатия сверху и снизу цилиндра.Когда цилиндры ломаются или выходят из строя, агенты измеряют величину прочности, которую каждый цилиндр способен выдержать, а затем сравнивают эти результаты с указанным рейтингом прочности для бетона, чтобы увидеть, совпадают ли они.

При строительстве здания может потребоваться использование железобетона или предварительно напряженного бетона для повышения прочности.

Люди в разных частях мира используют разные рейтинговые системы для измерения прочности бетона на сжатие. В Соединенных Штатах прочность бетона измеряется в фунтах на квадратный дюйм или PSI. Стандартная бетонная смесь, используемая на тротуаре, может иметь в среднем 3 000 фунтов на квадратный дюйм, хотя точные характеристики должны быть определены инженером-строителем. Страны, использующие метрическую систему, измеряют эту прочность на сжатие с помощью мегапаскалей или ньютонов силы на квадратный метр.Бетонная смесь с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм эквивалентна примерно 20 мегапаскалям.

Прочность бетона на сжатие не следует путать с прочностью на разрыв. Прочность на растяжение измеряет способность бетона противостоять боковым силам или сопротивляться растяжению с обеих сторон.Хотя бетон имеет довольно высокую прочность на сжатие, обычно он имеет низкую прочность на разрыв. Многие монтажники добавляют арматурную сталь или арматуру для повышения прочности бетона на разрыв. Для повышения прочности на сжатие часто необходимо изменить соотношение компонентов смеси или добавить специальные отвердители.

Бетон можно заливать арматурой или другими материалами, чтобы увеличить его прочность на сжатие..

Испытания затвердевшего бетона в конструкциях

Различные испытания затвердевшего бетона проводятся для обеспечения проектной прочности бетона и качества бетонной конструкции.

Испытания затвердевшего бетона

Испытания затвердевшего бетона можно разделить на две основные категории:

1. Разрушающие испытания бетона
2. Неразрушающий контроль бетона
3. Химические испытания бетона

Пригодность конструкции из затвердевшего бетона определяется путем проведения соответствующих испытаний.Такие испытания предпочтительно проводить без каких-либо разрушений или повреждений бетонной конструкции.

Неразрушающий контроль — это испытание, при котором конструкция не повреждается и учитываются результаты. В разрушающих испытаниях результаты могут быть получены только при небольшом повреждении бетонной поверхности. После проверки поверхности ее необходимо отремонтировать.

Мы подробно обсудим разрушающие и неразрушающие испытания бетона один за другим.

Разрушающие испытания затвердевшего бетона

Обычные разрушающие испытания, проведенные на бетоне:

Основные разрушающие испытания затвердевшего бетона заключаются в следующем.

1. Куб тест
2. Испытание на прочность при растяжении
3. Испытание бетонного сердечника

1. Испытание бетонного куба

Характеристики бетона определяются характеристиками испытания бетона на прочность куба на сжатие. Для испытания куба используются два типа образцов: кубики размером 15 см X 15 см X 15 см или 10 см X 10 см x 10 см в зависимости от размера заполнителя. Для большинства работ обычно используются кубические формы размером 15см х 15см х 15см.

Эти образцы испытываются на машине для испытания на сжатие после 7 дней отверждения или 28 дней.Нагрузку следует прикладывать постепенно со скоростью 140 кг / см2 в минуту до разрушения образцов. Подробнее: Испытание куба на бетоне

2. Испытание на разрыв

Бетонные конструкции очень чувствительны к растрескиванию, поэтому определение прочности бетона на растяжение очень важно. Прочность бетонных конструкций на разрыв определяется по:

2.1 Испытание разъемного цилиндра

Здесь прочность на разрыв определяется косвенно.Испытание проводится на основе IS: 5816-1970. Используемый образец для испытаний имеет размер 30 см x 15 см, который помещают над машиной для испытания на сжатие. Нагрузка прикладывается к образцу диаметрально и равномерно по длине цилиндра до тех пор, пока цилиндр не разрушится. . Разрушение цилиндра будет по диаметру в вертикальном направлении.

Рис.1: Устройство для разделения прочности на разрыв

Между образцом и загрузочными плитами помещают полосы фанеры, чтобы избежать прямого напряжения из-за непосредственной точки приложения.

Растягивающее напряжение, образовавшееся при увеличении нагрузки, разделит цилиндр на две половины. Расщепление происходит по вертикальной плоскости. Это вызвано косвенным растягивающим напряжением.

Пусть создаваемое растягивающее напряжение, которое приводит к расколу, будет f _t . Если «P» — сжимающая нагрузка при отказе, «L» — это длина цилиндра, а диаметр цилиндра, равный «D»,

.

2.2 Испытание на изгиб

Руководство по проведению испытания на изгиб соответствует BS 1881: Часть 118: 1983.Здесь загружается образец бетонной балки размером 15x15x75 см. Пролет образца балки должен быть в три раза больше глубины.

Как показано на рисунке ниже, приложение равной нагрузки выполняется на расстоянии одной трети от концевых опор. У опоры реакции равны. Волокно нижней балки испытывает увеличение напряжения с увеличением приложения нагрузки. Увеличение напряжения составляет 0,02 МПа и 0,10 МПа.

.