График и таблица набора прочности бетона

Прочность – одна из основных характеристик бетона. Но своего максимального значения она достигает не сразу, а в течение периода, называемого временем твердения и зависящего от целого ряда условий. И, чтобы узнать, когда переходить к следующему этапу строительства, применяют график набора прочности бетоном для определённой марки, влажности и температуры.

Виды прочности

Застывший бетон – один из самых прочных и долговечных стройматериалов. Показатель его прочности зависит от её вида, и от класса и марки используемого бетона, а также от условий в которых проходит процесс твердения.

На сжатие

Самый распространённый способ измерения прочности бетона – определение его устойчивости к сжатию. Измеряют путем разрушения кубических и цилиндрических образцов, специально предназначенным для этого прессом. Полученные показатели определяют класс и марку бетона и его несущие свойства, чем он выше, тем материал надежнее и долговечнее.

У каждой марки – своё значение прочности на сжатие. Так, у смеси М100 (В7,5) она равна 98 кгс/см², у М200 (класс бетона В15) – 196 кгс/см², у М300 (В22,5) – 302 кгс/см², а у М400 (В30)– 393 кгс/см². Проверяется прочность сначала на 7 сутки после заливки бетонного раствора, а затем – через 28 дней. Стандарты учитывают результаты именно 28-дневного теста, потому что ровно через 4 недели при нормальных условиях твердения показатель достигает 100% расчётного значения.

На разрыв

Способность бетонных конструкций выдерживать растяжение без появления трещин и разрушения называется прочностью на разрыв. Если действующие на материал растягивающие усилия выше, чем этот показатель, он может потрескаться. С увеличением нагрузки размеры трещин будут увеличиваться, конструкция может разрушиться. А определяют показатель обычно косвенными методами – типа раскалывания бетонных образцов.

Значение прочности бетона на разрыв меньше по сравнению с аналогичным показателем, учитывающим устойчивость к сжатию. Из-за этого для конструкций, на которые действуют растягивающие нагрузки, следует выполнять армирование бетона, используя стальную и композитную арматуру.

На изгиб

Прочность, измерение которой является одним из способов определить устойчивость материала к растяжению. Показатель характеризует способность бетонных балок или плит выдерживать изгиб без появления трещин. А измеряют его, проводя испытания призматических образцов.

Факторы, от которых зависит твердение

При создании бетонных конструкций стоит учитывать, что скорость схватывания и застывания бетонного раствора зависит от следующих факторов:

• марки использованного для создания бетонной смеси цемента;
• ускоряющих твердение добавок;
• водоцементного соотношения;
• технологии, которая используется для приготовления смеси.

Основными факторами, от которых зависит скорость набора бетоном его проектной прочности, являются температура и влажность воздуха. Изменяя их, можно ускорить или, наоборот, замедлить процесс застывания бетонной смеси.

Температура

Прочность набирается медленнее при снижении температуры наружного воздуха. Когда вода замерзает, гидратация цемента останавливается. При повышении температуры твердение бетона продолжается. В жаркую погоду скорость набора прочности растёт. Например, при 40 °C она достигает 100% проектного значения всего через неделю. Узнать зависимость от температуры позволяют специальные графики, построенные по дням для разных условий застывания.

График зависимости прочности бетона от температуры и времени при которых твердеет смесь.

Кривые позволяют контролировать прочность по суткам, которые прошли с момента заливки бетонного раствора. Опалубку снимают после того, как показатель достиг 50% проектного значения. По этим же графикам можно определить температуру, при которой срок застывания бетонного раствора окажется больше 4 недель.

Характеристики смеси

Для того, чтобы процесс застывания бетона не останавливался из-за замерзания воды, в холодное время года (зима, начало весны и конец осени) применяют специальные противоморозные добавки. Они влияют на процесс схватывания, которое может длиться несколько десятков минут вместо 1-2 часов.

От марки зависит критическая прочность монолита – значение показателя, при достижении которого конструкция продолжит твердеть даже после замерзания. Для бетонов М100 и М150 он составляет 50%, для М200-М350 – 40%, для М400-М500 – всего 30%. А ещё марка и класс влияют на схватывание, время которого поможет оценить специальная таблица.

Влажность воздуха

При твердении бетона воздух должен быть достаточно влажным. Если влажность недостаточная, процесс гидратации цемента становится невозможным, а бетонная смесь не твердеет. Оптимальный вариант – максимальное значение этого показателя, получаемое путём пропаривания раствора в автоклавах с помощью пара высокого давления.

При автоклавной обработке температура достигает 70-90 °C. Чтобы бетон не высох, а скорость его твердения не уменьшилась, необходимо постоянное увлажнение материала. То же самое следует делать в жаркую погоду, чтобы уменьшить время набора прочности.

Таблица твердения бетона по суткам

В таблице ниже показано как бетон будет набирать прочность по суткам в процентах от марочной величины,  в зависимости от среднесуточной внешней температуры. Марка бетона М200-М300, приготовленные на цементе М400 (ЦЕМ 32,5)-М500 (ЦЕМ 42,5).

Данные из таблицы используются для приблизительного определения прочности бетона по суткам, для точного определения необходимо использовать измерительные приборы.

Контроль набора прочности

При создании бетонных конструкций их прочность контролируют с помощью специальных приборов и методик. Самые популярные способы – разрушающие и неразрушающий. Для первого испытывают на гидравлических прессах образцы, сделанные из готовых бетонных изделий. Неразрушающий метод предполагает, что кубики для испытаний будут изготавливаться отдельно.

Приборы, которые позволяют оценить прочность застывшего бетонного раствора, могут быть электронными, механическими и ультразвуковыми. К первому типу относится склерометр «Оникс», использующий метод ударного импульса. Ко второму – молоток Кашкарова, для определения прочности с помощью которого тоже выполняют несколько ударов. Принцип действия ультразвуковых приборов основан на прохождении ультразвука через бетон.

Определение прочности бетона с помощью молотка Шмидта.

Методы ускорения твердения

Ускорить процесс набора бетонной конструкцией проектной прочности можно с помощью разных способов. Один из самых распространённых называется термовлажностной обработкой. Для неё используют пропарочные камеры глубиной до 2 м, в которых создаётся и поддерживается атмосфера насыщенного пара при температуре от 90 до 100 °С. Бетон обрабатывается около 12-15 часов, а результатом становится набор материалом 70-100% проектной прочности.

Ещё одна методика ускорения твердения основана на преобразовании электроэнергии в тепловую энергию. За счёт повышения температуры скорость застывания увеличивается. А при прогреве используют электроды или провода ПНСВ. Первый способ отличается высокими энергозатратами, второй требует длительной подготовки и точного расчёта.

Трансформатор для прогрева бетона при отрицательных температурах.

Нагрев бетона может быть и внешним (контактным). При его использовании бетонный раствор помещают в обогреваемую форму (опалубку), накрывая плёнкой, позволяющей избежать испарения. Недостаток такого способа – высокая стоимость и низкий КПД, преимущество – возможность выполнения строительных работ при очень низких уличных температурах.

Твёрдость и прочность бетонной конструкции, а также время, в течение которого их значение становится равным проектному, зависит от различных факторов. Учитывая это влияние, можно определить, когда бетон станет достаточно прочным, чтобы убрать опалубку и перейти к следующему этапу строительства. А, изменяя условия твердения и подбирая подходящую смесь, можно обеспечить застывание бетона с нужной скоростью.