Какая прочность у бетона на сжатие и растяжение

Показатель прочности бетона после застывания является его основной характеристикой, по которой определяют соответствует ли бетон заявленному классу. Способность материала выдержать нагрузку на сжатие отражается в классе и влияет на сферу применения бетонных конструкций. В зависимости от типа конструкции, бываю случаи когда при проектировании следует учитывать и другие виды прочности – на растяжение и изгиб.

Прочность на сжатие

На прочностные характеристики бетона оказывает влияние вид напряженного состояния материала, который может сжиматься, растягиваться и изгибаться. Одним из основных параметров считается прочность на сжатие, определяющая устойчивость к вертикально направленной нагрузке и давлению. Именно её следует учитывать, выбирая, какой бетон будет использован для строительства. Параметр отображается в классе материала – указанная там кубиковая прочность измеряется в МПа. Марка бетона обозначает его предел сжатия в кгс/см².

Например, маркировка “бетон В25 марка М350″, расшифровывается следующим образом. В25 – означает, что образцы из данного класса материала при испытаниях на сжатие, в 95% случаях, выдерживает нагрузку в 25 МПа, а М350 показывает что бетон этой марки способен выдержать нагрузку до 327 кг/см². Маркировка В25 является точнее и в современном строительстве используют её.

При расчёте железобетона используются другие параметры и формулы. Форма железобетонных конструкций отличается от куба, потому для определения устойчивости материала к нагрузкам используют не кубиковую, а призменную прочность, для того чтобы приблизить напряженное состояния к реальным. Также в них учитывается предел текучести класса арматуры, применяемого для армирования.

Прочность на растяжение

Прочность бетона на осевое растяжение намного меньше, чем на сжатие. Потому этот показатель редко учитывается при проектировании. Минимальное значение прочности на растяжение – всего 5% от максимальной нагрузки, которую он может выдержать при сжатии, максимальное – 10-12%.

Характеристика имеет значение при определении вероятности появления трещин на бетоне при резких температурных и влажностных перепадах. В том числе – при выборе бетона для строительства дорог. Ещё один параметр, прочность на растяжение при изгибе, учитывается на начальных этапах возведения несущих конструкций.

Факторы влияющие на прочность

Показатель прочности бетона зависит от соблюдения технологии его приготовления и качества используемых компонентов:

1. Активность вяжущего вещества (цемента). Чем этот показатель выше, тем больше прочность. Вяжущие вещества с высокой активностью подходят для строительства многоэтажных и промышленных построек, дорог и различных инженерных сооружений.
2. Количество цемента. До определённого процентного содержания оно будет прямо пропорциональным прочности. Но, если вяжущего вещества слишком много, рост прочностных характеристик замедляется – при заметном увеличении ползучести и усадки. Для каждого класса бетона свои нормы расхода и пропорциональное отношение компонентов.
3. Качество используемой для приготовления бетонного раствора жидкости. Чтобы прочность была высокой, в жидкости не должно быть посторонних примесей.
4. Водоцементное соотношение. Для приготовления любого бетона воды должно быть не меньше 20% от массы вяжущего вещества. Но оптимальным считается показатель от 40 до 70 %. Если воды больше, прочность уменьшается из-за образования пор.
5. Характеристики заполнителей. Снижают прочностные характеристики большое количество глины, песка и мелкозернистых фракций. А для их повышения нужно, чтобы в составе бетона было больше крупнозернистых заполнителей неправильной (не круглой) формы.
6. Тщательность вымешивания и порядок укладки бетонной смеси, от которых зависит и прочность, и вероятность появления на поверхности материала трещин.
7. Условия твердения. Чтобы получить по-настоящему качественный и прочный бетон, следует обеспечить температуру около 20 °C.

Использование качественных материалов и соблюдение пропорции приготовления бетонной семи, залог надежного и прочного бетона.

К влияющим факторам относится и вибрирование, которому должна подвергаться бетонная смесь при укладке. Оно позволяет удалить лишний воздух из смеси и повысить прочность материала. Технология может включать вибрирование под нагрузкой, виброштампование и вибропрокат.

Применение бетона в зависимости от класса прочности

Лучше всего прочность материала характеризует класс бетона. В отличие от марки, указывающей среднее значение предела сжатия, в этом названии содержатся максимальные значения показателя с погрешностью не больше 5%. Так, маркировка у бетона B15 означает, что при испытании на сжатие, среди 100 сделанных из этого материала образцов не меньше 95 будут иметь прочность выше 15 МПа.

От класса прочности зависит применение бетона для решения определённых задач:

• B7.5 – бетон с небольшим содержанием цемента и невысокой прочностью, подходящий только для создания прослойки под железобетонные фундаментные плиты;
• B10 и B12.5 – материал, подходящий не только для создания основания под железобетон, но и для устройства фундаментов конструкций с небольшим весом;
• B15 и B20 – бетон, который применяют при возведении небольших построек, для изготовления лестничных маршей и перегородок;
• B22.5 – строительный материал, применяемый в малоэтажном строительстве и для производства железобетонных конструкций;
• B25 – бетон, подходящий для изготовления элементов многоэтажных домов, которые будут находиться под высокой нагрузкой – таких как плиты, несущие балки и даже колонны.

Таблица классификации бетона и маркировки, в зависимости от показателя прочности на сжатие.

Материалы с повышенной прочностью типа B30 и B40 применяют для сооружения ответственных объектов, к качеству которых предъявляются особые требования. В том числе, для банковских хранилищ, гидротехнических сооружений, бассейнов и мостов. Бетоны особой прочности, такие как B45 и ещё более высокого класса, используют для заливки мостовых опор, стратегических и военных объектов.

Способы определения прочности

Методики, позволяющие определить прочностные характеристики бетона, делятся на разрушающие и неразрушающие. Часть этих испытаний проводится в лабораторных условиях с помощью специального оборудования и с использованием проб и контрольных образцов. Кроме того, прочность определяется уже на объекте при выполнении строительных работ.

Разрушающие методы

Группа способов, предполагающая разрушение образцов, получаемых из раствора или застывшего монолита. Залитые или вырезанные с помощью алмазного бура кубики раздавливают прессом, непрерывно увеличивая нагрузку в течение небольшого промежутка времени. Испытания прекращаются при разрушении образца. Результат фиксируется и используется при расчётах.

Методы с разрушением бетона считаются самыми точными, позволяя получать достоверные данные и учитывать реакцию на нагрузку глубинных слоёв материала. Потому такая проверка на сжатие обязательна перед сдачей в эксплуатацию бетонных конструкций и сооружений. Но у разрушающих способов есть и недостаток – серьёзные затраты на проведение испытаний.

Неразрушающие методы

Определить прочность бетона можно и без заметного разрушения сделанного из этого материала образца. Такие методики называются неразрушающими и делятся на три вида: ударные, с частичным разрушением и использованием ультразвука.

Ударное воздействие

Способ, который основан на прилагаемом к бетону силовом воздействии. Для определения прочности бетона на сжатие применяется одна из трёх методик:

1. Упругий отскок. Для этого способа используют ударник с металлическим бойком. Прочность определяют по величине отскока.
2. Ударный импульс. Для определения прочности измеряют силу удара и выделяющуюся при этом энергию.
3. Пластическая деформация. С помощью специального прибора с дисками в виде шариков или дисков на образец бетона оказывается силовое воздействие. Прочность рассчитывают, измерив глубину отпечатков от удара.

Замер прочности бетона с помощью молотка Шмидта.

Преимуществами этих методик можно назвать высокую скорость и простоту. А с помощью ударного импульса вместе с определением прочности можно одновременно установить класс бетона. Однако точность результатов методов ударного воздействия невысокая по сравнению с разрушающими способами и даже частичным разрушением.

Методы частичного разрушения

Способы, при которых бетонный образец повреждается, но не так сильно, как при использовании разрушающих методик. К ним относят:

1. Скалывание. Предполагает скользящее воздействие на ребро и определение усилия, при котором откалывается часть бетонного кубика. Также может производится на объекте, при испытании залитых монолитных колонн, балок и других железобетонных конструкций.
2. Отрыв. К образцу с помощью специального клея крепится металлический диск и отрывается. Усилие, которое нужно приложить для отрыва, используется при расчётах.
3. Отрыв со скалыванием. Самый точный из трёх методов, при котором к бетонному образцу крепят анкерные устройства и отрывают, фиксируя усилие.

Такие методы можно назвать неразрушающими только условно. Их главное преимущество – точность, которой достаточно для составления градуировочных графиков, применяемых для других методик – включая ультразвуковое исследование. Минус – высокая трудоёмкость.

Ультразвуковое исследование

Применение ультразвука даёт возможность определить прочность бетона с помощью специального прибора, между показаниями которого и параметром существует зависимость. Сначала выполняется измерение времени и скорости распространения ультразвуковой волны в материале. Затем по графику или таблице находят значение прочности.

Преимуществом этой методики можно назвать отсутствие повреждений бетонной конструкции. В то время, как большинство других способов, даже некоторые неразрушающие, хоть немного, но повреждают поверхность бетона. А ещё используя ультразвук, можно обойтись без дополнительного расчета – показатель определяется по уже готовым зависимостям. Но есть и недостаток в виде достаточно большой погрешности