Основные свойства бетонной смеси

Свойства бетона и бетонной смеси

Какие свойства бетон есть? Чем отличается бетон от бетонного раствора и смеси?.

Бетон

Кроме проектной прочности бетон к заданному времени обязан включать в себя ряд качеств, которые требует изготовляемая конструкция: плотность, морозоустойчивость, водостойкость и многие другие. Также бетонная смесь должна сохранять конкретную степень подвижности.

Бетонная смесь — это непростое собрание компонентов, включающее в себя новообразования после взаимодействия вяжущей основы и воды, частицы клинкера, которые не прореагировали, воду, заполнитель, специальные добавки и вовлеченный воздух. В итоге после реакции частей друг с другом получаем конечный продукт, обладающий физическими, реологическими, а также механическими свойствами, непосредственное влияние на которые оказывает количество и качество цементного теста.

Цементное тесто — система структурированная, создающаяся под действием сил молекулярного соединения между частицами и изначально обладающая некоторой прочностью. Каждая частица обрамлена водяной пленкой, наделяющей в жидком состоянии цементное тесто пластичностью. Твердая фаза водной суспензии напрямую влияет на структурную вязкость цементного теста.

Обширно используется в бетонной технологии такое свойство, как тиксотропия — наличие у структурированных систем возможности менять реологические свойства под воздействием внешних факторов, а также возврат к первоначальному состоянию после прекращенного воздействия.

Для того, чтобы выполнить заданную работу на хорошем уровне, необходимо помнить — бетонная смесь должна по консистенции, показатели оценки которой — подвижность либо жесткость, быть соответствующей способам уплотнения и укладки.

Для того, чтобы определить подвижность бетонной смеси (способность расплываться под собственным весом) требуется специальный конус, заполняемый в три этапа смесью, уплотняемой таким приемом как штыкование. Когда действие выполнено, конус снимают, позволяя бетонной смеси свободно оседать под собственной тяжестью.

В зависимости от показателя осадки конуса и дается оценка подвижности, разделяющая смеси на пластичные (осадка конуса 1-12 см) и более жесткие, практически не оседающие. Для того, чтобы оценить жесткость пользуются иными способами.

Чтобы определить жесткость бетонной смеси, используют прибор, состоящий из сосуда цилиндрической формы, имеющего высоту в 200 мм и внутренний диаметр — 240 мм, к которому прикреплено измеряющее устройство, состоящее из штатива, металлического писка, штанги и шести отверстий.

Данный прибор хорошо закрепляют на виброплощадке. Металлическую форму с насадкой, заполненной тройным слоем смеси, помещают в сосуд, где закрепляют специальным держателем.

После чего убирают форму-конус и, установив диск на поверхности смеси диск, запускают в работу виброплощадку. Жесткость бетонной смеси определяется временем вибрирования при амплитуде 0,5 мм, которое останавливается как только тесто цемента не станет показываться из отверстий в диске.

Вид цемента, размер заполнителей, форма зерен, наличие песка, а также содержание цементного теста и воды – все это оказывает непосредственное влияние на подвижность смеси бетона.

При увеличении в составе воды подвижность, несомненно, возрастет, хоть и в ущерб прочности. А вот если увеличить количество цементного теста, прочность останется практически неизменной с увеличенной подвижностью до застывания.

Бетонная смесь, в состав которой входят гравий и окатанный песок, будет более подвижной, чем смесь, включающая в себя щебень и горный песок. Видна прямая связь между формой зерен и подвижностью. Когда зерно заполнителя имеет гладкую и округлую поверхность, уменьшается общая поверхность зерен и трение между отдельными частицами.

Чем жестче бетонная смесь, тем меньше требуемый расход цемента, а, следовательно, и цена. Но при выборе следует ориентироваться не только на экономичность, необходимо учитывать будущий размер конструкции, сложность армирования, а также способ, которым будет происходить уплотнение смеси.

Бетон – это конечная стадия затвердевания смеси, приходящей в состояние камня

По началу цемент еще способен деформироваться, но по прошествии достаточного количества времени становится твердым и плотным. Конечно, на данный процесс влияют разнообразные факторы.

Например, различные пластифицирующие добавки, делают момент схватывания более медленным, а увеличение температуры, наоборот, ускоряет затвердевание.

Чем старше бетон, тем он более плотный и прочный. Это результат изменения микроструктуры цементного камня, пористость которого со временем уменьшается.

Чтобы прогреть бетон, кроме электрического тока и пара, используют различные добавки химического происхождения типа хлористого кальция и др.

Самая подходящая среда для правильного затвердевания бетона — это достаток тепла с хорошей влажностью. Ведь, как известно, процесс становится значительно медленнее при 15 градусах, а при ноле почти останавливается.

Свойства бетона

Прочность при сжатии

— определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов размером 150х150х150, изготовленной из бетонной смеси и выдержанной до испытания 28 суток в нормальных условиях. По пределу прочности при сжатии для тяжелых бетонов установлены марки: М100 (В 7.5), М150 (В 10) … М800 (В 60).

Прочность на изгиб

— испытывают только дорожный бетон. Размеры лабораторных балок 150х150х1200.

Плотность

— обычный тяжелый бетон не является плотным. Плотность бетона повышается при тщательном подборе зернового состава заполнителей и применении пластификатора, снижающего водопотребность.

Водонепроницаемость

— при толщине более 200 мм бетон оказывается водонепроницаемым. Это свойство бетона характеризуется степенью наименьшего давления воды, при котором она все еще не просачивается через бетонный образец. Для повышения водонепроницаемости применяют пленки из пластмасс или уплотняющие добавки.

Морозостойкость

— способность бетонного изделия выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание во влажном состоянии.

Коррозиестойкость

— способность не разрушаться под воздействием физико-химических факторов окружающие среды. Стойкость повышается увеличением плотности бетона.

Огнестойкость

— способность бетона не разрушаться при кратковременном воздействии огня в условиях пожара.

Свойства бетонной смеси

Удобоукладываемость

— характеризует способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под действием силы тяжести или внешних механических воздействий. Она оценивается подвижностью или жесткостью

Подвижность

— способность смеси растекаться под действием собственной массы. Определяется глубиной осадки конуса.

Жесткость

— способность смеси растекаться под воздействием вибрации.

Связность

— характеризует способность смеси не расслаиваться при транспортировке, выгрузки и укладке.

Дата публикации статьи: 4 апреля 2014 в 05:07
Последнее обновление: 18 марта 2021 в 13:22

Бетонная смесь имеет первостепенное значение на любой современной стройке. Прежде всего, ее используют при закладке фундаментов. Она также…

Бетон — искусственный каменный материал, полученный в результате твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной смеси, состоящей из минерального вяжущего,…

Специальные виды тяжелых бетонов – Гидротехнический бетон, Дорожный, Декоративный, Жаростойкий и Бетонополимеры

Бетоны повышенной прочности чаще всего являются быстротвердеющими, но для того, чтобы быстрее получить прочное изделие, термическую обработку проводят…

Химическая стойкость — способность материала противостоять разрушительному действию кислот, щелочей и солей. Химическая стойкость представляет собой свойства материалов…

Свойства бетонной смеси

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.

Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто.
Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении.
При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости.
Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией.

Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность.

Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:
подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;
жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;
связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.
Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Классификация бетонных смесей

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

Удобоукладываемость бетонной смеси

Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется между цементным тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В= Вц + Взап. Количество воды в цементном тесте определяют его реологические свойства: предельное напряжение сдвига и вязкость, а следовательно, и технические свойства бетонной смеси – подвижность и жесткость.

Водопотребность заполнителя Взап является его важной технологической характеристикой; она возрастает с увеличением суммарной поверхности зерен заполнителя и поэтому велика у мелких песков.
Для обеспечения требуемой прочности бетона величина водоцементного отношения должна сохраняться постоянной, поэтому возрастание водопотребности вызывает перерасход цемента. При мелких песках он достигает 15-25%, поэтому мелкие пески следует применять после обогащения крупным природным или дробленым песком и с пластифицирующими добавками, снижающими водопотребность

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

Область условно упругой работы бетона – от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.
Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой:

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.
Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя – щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.
Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.
Ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений может играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Усадка и набухание бетона

При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих.

Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в. наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона определяют путём попеременного замораживания в холодильной камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15-20°С бетонных образцов кубов с размерами ребра 10, 15 или 20 см (в зависимости от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 сут выдерживания в камере нормального твердения или через 7 сут после тепловой обработки. Контрольные образцы, предназначенные для испытания на сжатие в эквивалентном возрасте, хранят в камере нормального твердения. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и морозостойкость бетона. Морозостойкость бетона значительно возрастает, когда капиллярная пористость менее 7%.

Водонепроницаемость бетона

С уменьшением объема капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают через обычный бетон. Для снижения фильтрации нефтепродуктов в бетонную смесь можно вводить специальные добавки (хлорное железо и др.). Проницаемость бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся.

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность – наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м.С°).
Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры.

Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения.

Описание основных свойств бетонной смеси

Бетонная смесь — это целесообразно подобранная и тщательно перемешанная с вяжущим веществом вода, заполнитель, иногда некоторые добавки, до начала ее формования и начала твердения. Свойства бетонной смеси, так же как и свойства будущего бетона, определяются соотношением и качеством заложенных компонентов. Со стороны реологии это — пластично-вяжущие системы, с меняющимися свойствами при внешних воздействиях (встряхивании, вибрации и так далее).

Свойства определяются структурой и свойствами составляющих компонентов.

Технологические свойства

Рассмотрим основные и самые важные технологические свойства:

Бетонная смесь — это смесь цемента, воды, наполнителей и иногда спецдобавок.

удобоукладываемость — способность заполнять любую форму будущего бетонного изделия и уплотняться под воздействием внешнего механического усилия. Удобоукладываемость определяется по показателям подвижности и жесткости. Удобоукладываемость должна иметь интенсивность уплотнения и формования согласно принятым нормам. Нужная удобоукладываемость достигается в первую очередь содержанием определенного количества воды;
однородность и вязкость зависит от соответствующего содержания мелких фракций заполнителя и содержания вяжущего, оптимального соотношения заполнителя из крупных фракций в составе смеси и должного ее перемешивания. Достигнутые при перемешивании вязкость и однородность должны сохраняться при перегрузках, транспортировке и уплотнении укладки в бетонируемом изделии;
водоудерживающая способность — это способность удерживать воду, содержащуюся в смеси, без водоотделения на поверхности самого изделия и при разделе между крупным заполнителем и цементным тестом. Достигается меньшим количеством воды, а для смесей с большой подвижностью — повышенным содержанием тонкодисперсных составляющих (мелкие фракции заполнителя, вяжущее) и добавлением водоудерживающих веществ (поверхностно активные вещества, тонкомолотые добавки);
деформативность и прочность в состоянии свежеотформованности, то есть способность удерживать форму после снятия формообразующей конструкции. Необходимая прочность смеси в состоянии свежеотформованности достигается выбором нужной жесткости и ее предельным уплотнением.

Подвижность и жесткость

Определение подвижности бетонной смеси с помощью конуса: а — общий вид; б — жесткая смесь; в — малоподвижная; г — подвижная; д — очень подвижная; е — литая.

Жесткость и подвижность бетонной смеси определяется водосодержанием — это основной фактор для этих характеристик. Чем водосодержание выше, тем больше подвижность и меньше жесткость. Водопотребность — это необходимое количество воды при определенных требованиях подвижности и жесткости.

Изменение количества цемента в определенных пределах, при данном водосодержании, почти не влияет на подвижность и жесткость.

При постоянном водосодержании и стабилизации цементного расхода изменение количества песка в определенных пределах не влияет на жесткость. Чем больше содержание цемента и уменьшение жесткости, тем больше пределы, в которых количество песка не влияет на изменение жесткости. При повышенном содержании песка жесткость смеси возрастает. Для поддержания жесткости на одном уровне нужно повышать количество воды.

При пониженном содержании песка объем раствора становится недостаточным для получения связной смеси и за счет расслоения начинает повышаться жесткость. В этом случае вводится дополнительное количество цемента и воды.

Технический вискозиметр для определения жесткости бетонной смеси: а – общий вид; б – разрез; 1 – сосуд; 2 – внутреннее кольцо; 3 – бетонный образец в виде конуса; 4 – диск со штангой; 5 – штатив.

Так как с повышением содержания растворной составляющей и песка прочность бетона снижается, то берут оптимальное содержание песка, при котором смесь не расслаивается. И содержание песка тем меньше в заполнительной смеси, чем больше расход цемента, выше жесткость бетонной смеси, выше крупность заполнителя, мельче песок, более круглая форма у заполнителя, меньше его пустотность и удельная поверхность.

Жесткость и водопотребность уменьшает увеличенный размер заполнителя. Если принять потребность в воде, при предельной крупности заполнителя в 20 мм, за 100%, то при крупности в 10 мм водопотребность увеличивается на 10%.

При предельной крупности заполнителя в 40 и 70 мм потребность в воде уменьшается, соответственно, на 5-10 и 10-20%. Для мелкозернистых смесей потребность в воде возрастает на 20-30%.

Если заменить гравий на щебень той же фракции, то водопотребность увеличится на 5-15%. При уменьшении крупности песка увеличивается водопотребность смеси, а при постоянной величине водосодержания повышает жесткость, то есть уменьшает ее подвижность.

Если принять водопотребность за 100% у бетонной смеси с добавлением песка модулем крупности 2,0-2,5, то на песке с модулем 1,5-2,0 она возрастает на 5-15%, а при еще более мелком песке этот показатель равен 10-20%. Водопотребность снижается на 2-5% при использовании крупного песка.

Определение удобоукладываемости бетонной смеси упрощенным способом: а – общий вид прибора; б – бетонная смесь до вибрирования; в – после вибрирования; 1 – конус; 2 – форма куба; 3 – бетонная смесь; 4 – виброплощадка.

Применение песка, искусственно дробленного, повышает потребность в воде на 5-15% по сравнению с фракционным или природным песком той же крупности.

Способность удерживать воду зависит от соотношения воды и цемента (В/Ц), общего водосодержания, удельной поверхности заполнителя. При снижении водосодержания и повышения жесткости уменьшается водоотделение. Жесткие смеси водоотделения не дают. При определенной жесткости (водосодержании) водоотделение уменьшается при:

увеличении цементного расхода;
повышении его способности удерживать воду с помощью добавок опоки, трепела, молотого песка, известняка, доломита;
повышении удельной поверхности заполнителя и увеличении содержания песка.

Последствия водоотделения на границе раздела (заполнитель (арматура) — цементное тесто) могут быть ликвидированы повторным вибрированием. Присыпкой цемента и мелкого песка можно устранить последствия поверхностного водоотделения, при этом нужно сделать вторичную затирку через 1-2 часа после уплотнения.

Фракции заполнителя

Фракции щебня: 1- щебень 5-20 мм, 2 — щебень 20-40 мм, 3 — щебень 25-60 мм, 4 — щебень 40-70 мм.

Размер зерна или камня называется фракцией. Есть соответствующие и основные фракции щебня. К основным относятся следующие размеры: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 20-65 мм, 25-60 мм, 40-70 мм. К фракциям сопутствующим относятся: 0-2 мм, 0-5 мм, 0-15 мм, 0-20 мм, 0-40 мм, 0-60 мм, 2-5 мм. Иногда применяют фракции размерами: 70-120 мм и 120-150 мм. Гранитный щебень фракций 5-20 мм имеет наибольший спрос на нашем рынке. В производстве бетона, асфальта и железобетонных конструкциях иногда применяют щебень фракции 5-15 мм.

Гранитный щебень фракций 20-40 мм, 20-65 мм, 25-60 мм и 40-70 мм применяют при ремонте и строительстве железнодорожных насыпей, насыпей автомобильных дорог, трамвайных линий, при закладке фундамента и строительстве зданий. Щебень из всех природных материалов из камня, используемых в строительстве, является основным.

Необходимые добавки в бетон

Невозможно оспорить тот факт, что бетон является самым применяемым материалом при строительстве. Требования к бетону проектировщиков и исполнителей работ зачастую приводят к использованию модификаторов (химических добавок). Многие добавки также с успехом применяются в цементно-песчаных растворах, для изменения и улучшения их характеристик.

Пластификаторы для бетонных смесей в зависимости от их влияния на смесь делят на: суперпластификаторы, сильнопластифицирующие, среднепластифицирующие и слабопластифицирующие добавки.

Идеальными бетонными смесями для строителей были бы те, имеющие высокую подвижность, замедленное и постепенное схватывание, быстрый набор прочности, имеющие возможность длительной транспортировки, с дальнейшей легкой заливкой в формовочные конструкции, и получение результата заливки, который не требует гидроизоляционных работ.

Но не нужно забывать, что основная задача — придание долговечности и прочности бетонной конструкции, то есть обеспечение на длительное время возможности противостоять и механическим нагрузкам, и физическим и химическим воздействиям окружающей среды. Поэтому жизненно необходимо применение добавок в современном строительстве.

Пластификаторы, позволяющие разжижать смесь для дальнейшего удобного использования, являются самыми распространенными модификаторами, применяемыми в строительстве. Конечно, этот же результат можно получить при добавлении дополнительного объема воды, но в этом случае теряется прочность бетона, его плотность, возможны усадочные трещины и более длительное высыхание будущей конструкции.

Пластификаторы в применении достаточно универсальны: с их помощью можно увеличить прочность бетона, повысить плотность, то есть водонепроницаемость, до 30% уменьшив количество воды, при этом сохранить подвижность смеси, снизить количество цемента и воды, получив при этом бетон с низкой усадкой.

Виды модификаторов

Модификаторы, в зависимости от назначения бетона, подразделяются на виды:

Комплексный модификатор — это экологически безопасная добавка для бетонных смесей.

регулирующие свойства: стабилизирующие, пластифицирующие, водоудерживающие, регулирующие сохранность бетонных смесей, улучшающие перекачиваемость, ускоряющие схватывание, замедляющие схватывание, для легких бетонов — поризующие: пенообразующие, воздухововлекающие, газообразующие;
регулирующие бетонное твердение: ускоряющие твердение, замедляющие твердение;
повышающие коррозийную стойкость и/или прочность, снижающие бетонную проницаемость: кольматирующие, водоредуцирующие, повышающие защиту бетона по отношению к арматуре из стали (ингибиторы коррозии), повышающие морозостойкость железобетона и бетона;
придающие специальные свойства: гидрофобизирующие, противоморозные (дающие твердеть бетону при отрицательных температурах).

Свойства бетонной смеси дают повышение качества бетона и уменьшение применения цемента, а это уже значительная экономия.

Выделяют следующие химические добавки для бетонных смесей: модифицирующие, водонепроницаемые, коррозионные, морозостойкие, регулирующие, водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие, противоморозные, газообразующие, воздухововлекающие и другие.

Смеси отлично сочетаются с добавками других типов, придающих бетону самые разные полезные свойства. Одним из важнейших свойств является самоуплотняемость, позволяющая обойтись без вибрирования смеси, которая обеспечивает заливку без пустот самым сложным конструкциям. Добавки позволяют улучшить перекачку бетонной смеси при помощи насосов, уменьшить усадку, ускорить твердение, получить легкий бетон при помощи пенообразователей и многое другое.

Применение добавок требует строительство не только сложных сооружений из бетона: фундаментов, взлетно-посадочных полос аэродромов, бассейнов, но и изготовление цементных растворов. Добавки позволяют снизить расход цемента, уменьшить энергозатраты, сохранить высокую подвижность бетонной смеси, добиться наилучших показателей как ранней, так и конечной прочности готового изделия из бетона.

Единственный недостаток почти всех пластификаторов — необходимость вибрирования бетонной смеси, залитой в опалубку.

Причины недостаточного применения

Несмотря на все преимущества использования модификаторов, они еще не достаточно популярны в современной технологии строительства. В этом повинна и банальная неинформированность потребителей обо всех возможностях этих добавок, и ошибочное мнение о том, что практически все добавки изготавливаются кустарным методом, то есть закупается качественный модификатор известной торговой марки, разбавляется дешевым низкокачественным сырьем и представляется как новая «разработка».

Основными покупателями различных добавок для бетонных смесей являются бетонорастворные заводы, строительные организации, заводы конструкций из железобетона.

Помимо этого, давно существующая база по применению и разработке добавок устарела, не дотягивает до уровня развития современной науки. Добавки для бетона являются наукоемкими материалами, и их разработка требует очень серьезных научных инвестиций.

Основные потребители модификаторов — бетонорастворные заводы, строительные организации, заводы конструкций из железобетона. Наибольшим спросом у потребителя пользуются модификаторы отечественного производства, которые намного дешевле импортных. При выборе основную роль играет и цена, и отсутствие надлежащей проверки добавок импортного производства из-за отсутствия лабораторной базы.

Импортные модификаторы создаются с учетом того, что цемент, в который и будет добавляться этот продукт, имеет фиксированные характеристики. Но отечественные цементы не отличаются стабильностью цементных характеристик и поэтому добавка может повести себя совсем не так, как задумано. Именно поэтому импортные модификаторы применять без лабораторных исследований крайне не желательно.

Оснащенная лаборатория есть далеко не на каждом предприятии, а порой у потребителей просто нет желания возиться с подобными исследованиями. Отечественные производители модификаторов ориентируются на отечественный рынок цемента, и именно такая добавка, при правильном соблюдении всех технологий изготовления бетона, обеспечит заявленные характеристики.

Определение бетонного состава

Бетонный состав, его подбор производится для получения требуемых качественных показателей, установленных в проектных документациях на конструкции или изделиях, при оптимальном количестве цемента или же другого вяжущего.

Обычно бетонный состав подбирается для среднего уровня прочности бетона, который устанавливается в соответствии с его фактической однородностью на растяжение, сжатие и растяжение при изгибе. Номинальный состав определяется в такой последовательности:

устанавливаются характеристики исходных материалов, производится расчет и дополнительных составов, и начального, делаются пробные замесы составов с удобоукладываемой корректировкой бетонной смеси;
по всем необходимым показателям изготавливаются и испытываются образцы бетона;
полученные результаты обрабатываются, и выбирается номинальный бетонный состав, который обеспечит получение бетона и бетонной смеси со всеми требуемыми показателями при минимальном потреблении вяжущего.

Но проведение подборки правильного состава бетона выполняется большим объемом вычислений, поэтому все расчеты и анализ данных выполняется по специальной компьютерной программе.

Бетон: характеристики и свойства

Бетон — строительный материал, получаемый из смеси воды, цемента, песка и наполнителя. По прочности он не уступает граниту или мрамору. Существует много разновидностей материала: характеристики и свойства бетона находятся в зависимости от пропорций составляющих.

Основные компоненты, входящие в состав

Пропорции ингредиентов определяют ГОСТ и СНиП. Согласно стандартам, материал содержит 4 основных составляющих:

вода (0,5 части); (2 части);
цемент (1 часть).

Современные производители также добавляют специальные вещества — пластификаторы, усиливающие прочность и пластичность сырья. Указанные пропорции универсальны.

Однако на практике соотношение компонентов зависит от марки бетона и цемента, свойств песка и щебня, добавляемых пластификаторов, условий замеса и других факторов. В промышленности при производстве стройматериала учитывается несколько десятков показателей.

Свойства

Процент основных ингредиентов, взятых при смешивании, определяет характеристики бетона. Они влияют на класс и марку материала.

Прочность

Это основное свойство сырья. Для определения прочности изготавливают эталонный куб с ребром 200 мм и подвергают его тестированию 2 способами:

Разрушение. Контроль прочности проходит в лабораторных условиях. Кубик размещают под пресс и подают на него нагрузку в десятки тонн. Полученный коэффициент определяет марку материала.
Неразрушающее воздействие. На бетон оказывают влияние отскок, ультразвук, ударный импульс. Затем специалисты рассчитывают показатели исходя из полученных результатов.

На прочность также влияют характеристики цемента и каменного заполнителя.

Плотность

Это свойство измеряется в процентах и всегда меньше 100%. В зависимости от показателей материал делится на 3 вида:

Легкий (500-2000 кг/м3). Если плотность до 500 кг/м3, бетон называют особо легким. Материал создают на основе мелкого или крупного пористого заполнителя. Легкое сырье используют при строительстве оград и несущих конструкций.
Тяжелый. Плотность материала — 2000-2500 кг/м3. Для его получения добавляют крупный песок или твердые горные породы, применяют для создания несущих плит.
Особо тяжелый. К этому виду относится железобетон. Его плотность выше 2500 кг/м3. Разновидность бетона изготавливают с применением стали, чугуна, барита и т. д. Тяжелый вид используют при строительстве объектов особого назначения, например, атомных электростанций.

Чем больше плотность, тем выше прочность.

Структура

Пористость не менее важный показатель, чем плотность. По структуре выделяют 4 вида материала:

Слитные (или плотные). В межзерновом пространстве вяжущий заполнитель. Слитные бетоны морозостойкие и влагоустойчивые, используются при производстве несущих плит.
Крупнопористые. У этого вида пустоты между зернами остаются незанятыми.
Поризованные. В межзерновом пространстве добавки, образующие газ или пену.
Ячеистые. В этом виде материала специально создают поры. Для этого используют комбинацию порообразующих добавок, тонкодисперстного компонента и вяжущих соединений. Ячеистые бетоны применяют для строительства теплоизоляционных конструкций и ограждений.

Пористость не означает потерю прочности материала. Для поддержания этого свойства добавляют специальные вещества.

Масса материала зависит от характеристик наполнителя. По удельному весу сырье делится на 4 вида, под его влиянием колеблется масса кубометра:

0,5 т. Таков вес особо легких материалов. Они применяются для теплоизоляции: ячейки занимают 85%;
0,5-1,8 т. Это масса легких бетонов с пористыми заполнителями или без них;
1,8-2,5 т. Таков вес тяжелых материалов с крупными заполнителями (гравий, щебень). Этот вид имеет широкое назначение;
2,5-3 т. Массу определяют тяжелые заполнители (металл, барит и др.).

Масса кубометра зависит от прочности и плотности сырья.

Водостойкость

Это свойство определяет, насколько бетон способен противостоять влаге и не разрушаться. Чтобы определить водонепроницаемость, делают 2 образца материала. Один раздавливают с помощью пресса всухую и определяют прочность.

Второй опускают в воду и дают напитаться влагой. Затем помещают образец под пресс. При коэффициенте размягчения более 0,8 материал используют для строительства пирсов, плотин. Бетон делится на марки по водостойкости, при этом маркировка обозначает уровень давления жидкости во время испытаний.

Морозостойкость

Характеристики и свойства бетона включают способность материала выдерживать оттаивание и замораживание жидкости. В поры попадает вода, которая под влиянием внешних условий замерзает, а затем тает.

Морозостойкость определяется тем, насколько бетон может выдержать многократно подобные воздействия. При этом его качество не снижается, материал не разрушается.

Теплопроводность

Это свойство передавать тепло, возникающее на поверхности материала под влиянием внешних условий. Теплопроводность бетона выше, чем у строительного кирпича, но ниже, чем у стали.

Пропорции разных марок

Марку бетона определяют по прочности материала. Она обозначается буквой М и цифрами от 50 до 1000. Популярностью пользуются марки в диапазоне от М100 до М500. Бетон М350-М500 обладает особой прочностью: он применяется для изготовления гидротехнических конструкций, строительства мостов.

Если марка — показатель средний, то класс гарантирует, что бетон выдерживает заявленное давление. Этот термин применяется в профессиональной среде. Класс обозначается буквой В и цифрами.

Марки бетона имеют состав, определяемый ГОСТом. Все компоненты в материалах взяты в определенном соотношении. Рассмотрим состав популярных марок и их назначение в таблице при условии, что используется цемент М500.

При промышленном производстве бетона подбирают марку цемента, соответствующую классу бетона. Учитывают и другие характеристики, влияющие на пропорции материалов.

Требования к цементам

Главный компонент для приготовления бетона — цемент. Существует много видов этого материала с различной вязкостью. Чаще для строительства применяют портландцемент.

Материалы делятся на марки и определяют класс конечного изделия. Цифры в маркировке цемента обозначают нагрузку в мегапаскалях, которую выдерживает сырье.

Для производства бетона от М300 требуется цемент с показателем марки выше в 2-2,5 раза. В быту популярен портландцемент М400: он достаточно прочный для домашних нужд. В промышленности используют марку М500. Она позволяет создавать сырье повышенной прочности.

При выборе цемента обращают внимание на его состав в зависимости от назначения будущего бетона. Скажем, если предполагается добавление противоморозных веществ, требуется сырье с содержанием трехкальциевого силиката от 50%. Бетоны с комплексными добавками изготавливают на основе материала с количеством силиката 8%.

Большую роль играет свежесть цемента. Такое сырье рассыпчатое, не содержит комков. Если материал впитал влагу, он не годится для производства.

Области применения

Свойства и составы бетонных смесей определяют разновидности сырья по назначению. Они распределяются на группы в зависимости от характера работ. Классификация позволяет выделить нужный вид для строительства.

Для наружных работ

Материалы, предназначенные для постройки уличных объектов, делятся на виды:

Железобетон. В этом сырье материал сочетается с арматурой. Материал сохраняет свойства при температуре от -40 до +60. Используется для заготовки перекрытий. Сродни ему армобетон, изготовляемый из раствора цемента с песком с помощью армирующих элементов.
Металлобетон (метон). Новейшее изобретение, представляющее собой композит из металлической матрицы и заполнителей (стекла, керамики, шлаков). Имеет повышенный запас прочности, что позволяет отливать заготовки без трещин. Используется для объектов с повышенным радиационным фоном.
Гидротехнический. Водонепроницаемый бетон, из которого возводят здания в местах, где почва подвержена подтоплениям. Для повышения водостойкости используют заполнитель, который предварительно гранулируют.
Силикатный. Делают сырье с применением кремния и извести, иногда кварца. В качестве заполнителя используют песок. При производстве подвергается воздействию пара при температуре более 170 градусов в автоклаве.
Керамзитобетон. В качестве заполнителя применяют керамзит, что снижает массу материала и его стоимость.
Перлитобетон. Заполнителем служит перлит. Это легкое сырье, из которого делают ограды.
Туфобетон. Сырье с вулканическим туфом, используется для стен и бетонных перекрытий.
Напрягающий. Готовится на основе напрягающего цемента. Последний придает сырью повышенную морозостойкость, прочность. При затвердевании материал расширяется. К группе напрягающих относится безусадочный бетон, который полностью гидроизолирован благодаря входящим в него примесям. Напрягающие виды используют в бытовом и промышленном масштабе.

Перечисленные разновидности обладают высокой прочностью, поскольку предназначены для наружного применения.

Для внутренних работ

Сырье для внутренних работ менее прочное. Но оно доступно, недорого и удобно в работе.

Выделяют несколько видов бетона для внутреннего применения:

Пластбетон. Материал с полимером и заполнителем из песка, используемый для заливки полов.
Пемзобетон. Сырье, в состав которого входит пемза. Применяют для теплоизоляции.
Гипсобетон. Вместо цемента для его изготовления используют строительный гипс. Заполнителями служат камень, солома и дерево. Это водорастворимый материал, применяемый только для внутренних работ.
Ячеистый. Этот вид используют для теплоизоляции.ґ
Бетонолит. Вещество, напоминающее шпаклевку. Применяется для заделывания трещин, швов в стенах зданий.

Характеристики каждой бетонной смеси зависят от ее предназначения. Отдельно стоит выделить жаропрочный бетон, применяемый в доменных печах и способный вынести высокие температуры.

Приготовление

Описание разновидностей бетона предполагает, что изготовление материала в промышленных масштабах требует тщательной подборки марки цемента, учета свойств и характеристик применяемых компонентов.

Бетонные блоки и жидкое сырье, получаемые на заводах, обходятся дешевле, чем производство смеси вручную в бытовых условиях. Это объясняется присутствием в промышленности добавок, снижающих себестоимость получаемого сырья.

Схема заводского производства бетона предполагает тщательную предварительную проверку ингредиентов. Они должны быть чистыми, без примесей. Особенно много хлопот доставляет щебень, поступающий с примесями горных пород.

Читайте также:

Объем кирпича 250х120х65

Засыпку, вес и пропорции компонентов работники контролируют с помощью современного оборудования. Воду для приготовления водоцементной смеси берут максимально чистую. Любая химия, попавшая в жидкость, повлияет на свойства конечного продукта. Технология предполагает несколько ступеней очистки воды.

Мешают вещества с помощью БСУ (бетоносмесительной установки). Для заливки фундамента сырье транспортируют в жидком виде к месту строительных работ.

Как правильно замесить

Чтобы смешивать компоненты, отлично подходит бетономешалка. Оборудование позволяет получить качественное однородное сырье. Если нет специального устройства, воспользуйтесь дрелью с венчиком для замеса.

Такой способ более трудоемкий, но гарантирует получение качественного материала. Для этого понадобится ведро или другая глубокая емкость. Месить бетон лопатой не рекомендуют. Продукт получится неоднородным и может быстро застыть.

Определение пропорций веществ проводите с помощью таблиц с марками бетона и соотношением ингредиентов в составе. Предварительно узнайте объем бетономешалки или емкости и высчитайте вес компонентов. В обычной бетономешалке помещается 200 л.

Готовить сырье можно 2 способами. Разница между ними заключается в порядке добавления составляющих:

налейте в бетономешалку немного воды. Добавьте цемент, перемешайте. Затем подсыпьте песок и щебень;
все сухие ингредиенты перемешайте и долейте воду.

Во время приготовления следуйте правилам:

песок засыпайте сразу после цемента, дайте материалам пару минут, чтобы смешаться;
добавьте воды, перемешивая цемент;
в раствор из песка и цемента высыпьте щебень;
добавки, пластификаторы кладите на последнем этапе;
регулируйте вязкость и плотность сырья добавлением воды.

Готовую смесь используйте, чтобы забетонировать дорожки, залить фундамент для небольшой постройки, сделать лестницу, подъезд для машины.

Возникновение бетона еще в древние времена во многом определило технический прогресс. Сегодня ученые разрабатывают новые виды материала с улучшенными свойствами. В то же время сырье легко изготовить в домашних условиях и использовать в бытовых целях.

Свойства бетона

Бетоном называют особую строительную смесь серого цвета из цемента и воды с заполнителями (песок, щебень). При проведении строительных работ различной сложности нужно опираться на все свойства строительного материала, так как его пригодность и работоспособность связаны с ними напрямую.

Типы бетонных смесей

Бетон, как важный строительный элемент имеет свой ГОСТ, и в нем отражены все существующие классификации.
По основному веществу: на основе цемента – цементный; на основе гипса – гипсовый, на основе песка – силикатный, на основе полимеров – полимеробетон, смесь из асфальта без воды – асфальтобетон.

По плотности: особо легкий, легкий (керамзитобетон, пенобетон, газобетон), облегченный, тяжелый, особо тяжелый (лимонитовый, баритовый).
По виду применения бетонные смеси классифицируются в зависимости от того, для чего они используются.
По типу используемых заполнителей строительная смесь приобретает разнообразные структуры.

Маркировка

На карточке любого бетона должна быть обязательная информация: ГОСТ, прочность, степень готовности, укладываемость, прочность, водонепроницаемость, морозостойкость.
Свойства, влияющие на эксплуатацию.

Прочность.

Для бетона используется показатель не просто прочности, а на сжатие. Чтобы определить значение берут бетонный кубик, на который оказывается давление, а специальное оборудование замеряет, на сколько сильным окажется материал. По этому параметру бетон разделяется на классы и марки. Каждый класс имеет маркировку В, а марка М. С увеличением прочности порядковое число после буквы увеличивается. Классы нумеруются от 3,5 до 60, а марки от 50 до 800. Пример обозначения: В20 М250 – прочность 262 кг в сек на см квадратный.

Удобоукладываемость.

Показатель определяют по подвижности. Проводят специальный эксперимент. Смесь наливают в конус и замеряют с кокой скоростью он стекает.По другому этот показатель называют степенью осаждения. Обозначение: П – подвижный, Ж – жесткий, СЖ – сверхжесткий. Единица измерения – секунды. По этому параметру определяют возможность использования раствора в специальном оборудовании. Чаще всего употребляют П 4 и 5.

Морозостойкость.

Чтобы ее определить, готовое изделие подвергают циклам заморозки и разморозки. Учитывают тот раз, на который свойства меняются или происходит разрушение. Буквенное обозначение F.

Водонепроницаемость.

На опыте берут цилиндр, заполненный бетоном, сверху наливают столб воды, и оценивают через какое время, жидкость просачивается вниз. Определяет буква W.

Истираемость.

Специальное оборудование при помощи шлифовки образца небольшим металлическим шариком, определяет, насколько изделие выдержит такое воздействие. При этом надо учитывать, чтоб отвердевание смеси полностью завершилось. Буква параметра – G. Это один из наиважнейших параметров, так как по нему моно судить о сроке эксплуатации и выходе из строя.

Теплопроводность

Теплопроводность меньше при малой плотности раствора. Она определяет, насколько готовый образец будет терять тепло. От этого параметра будет зависеть насколько такие изделия можно применять на деле. Например, при постройке стен здания, если теплопроводность будет большая, то дом, будет терять большое количество тепла, соответственно для стен потребуется дополнительное утепления, а это несет на себе удорожание всего строительства. Да и применение материалов поверх раствора будет влиять, на сдвижение точки росы, которую надо учитывать, для грамотной вентиляции. Все это необходимо будет учитывать в проекте, и его стоимость тоже будет увеличиваться.

Свойства деформации

Это величина, которая появляется уже в процессе эксплуатации готового сооружения.

Усадка.

Усадка бывает двух видов, в зависимости от плоскости ее возникновения: вертикальная и горизонтальная. Начинается она сразу после наложения смеси на свое место.

Расширение и упругость

По технологии, после укладки смеси на нее сверху устанавливается определенная нагрузка, как только все готово, нагрузка убирается и расширение начинается, а упругость способствует его снижению.

Ползучесть.

Изменение бетона под постоянной нагрузкой. Благодаря этому показателю нагрузка равномерно распределяется по всей смеси, а значит прочность и все остальные эксплуатационные свойства улучшаются.

Укладка бетона зимой.

Вопрос о том, как быть со строительством в зимнее время, когда бетонный раствор застывает уже при 0 градусов, всегда является актуальным. Конечно, никто не прекращает работы на этот сезон.
Прогрев можно производить электрическим током, для этого электрод или провод помещают в смесь, и за счет его нагрева смесь прогревается, нет гидратации и раствор прекрасно застывает.
Термоматы или отапливаемая опалубка. За счет тепла в стенках, в которые заливается бетон, температура в траншее выше 0, и раствор может схватиться не хуже летнего времени.
Прогрев инфракрасными установками. Для этого используют инфракрасные тепловые пушки, которые создают тепло путем создания инфракрасного излучения.

Бетон – универсальный материал, с его помощью можно создавать имитацию различных строительных объектов: камня, кирпича и так далее. Бетонная смесь используется на различных этапах строительства и в различных частях зданий. Кроме того из нее создают элементы декора, украшения ландшафта и так далее. Для того, чтобы конструкции служили максимально долго, к выбору и приготовлению раствора нужно проявить особое внимание, независимо от ручного или машинного способа приготовления. Если приплюсовать к этому еще все этапы использования от замеса, укладки до застывания, то на выходе получится максимально допустимый положительный результат.

Готовый загородный дом или самостоятельное строительство?

Переезд из квартиры в свой загородный дом рано или поздно встает перед каждым из нас. Особенно актуален переезд в связи с введением частичного или полного нокдауна во всех городах нашей страны. Во время первой волны многие попытались арендовать частные дома и рынок очень быстро отреагировал на такой спрос поднятием цены и маленьким выбором домов. И если решение о переезде в загородный дом очевидно для вас, то можно перейти к следующему этапу и рассмотреть два варианта: покупку готового загородного дома или его строительство.

Основные характеристики бетона

Прочность бетона является важнейшей его характеристикой, по ней устанавливается класс бетона. Для обозначения прогнозируемой прочности бетонных смесей используют классы или марки бетона.

Класс бетона – это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным. Согласно СНиПу класс обозначается латинской буквой “В” и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа) по истечении 28-и суток созревания (если нет других временных ограничений).

Марка бетона – это предел прочности на сжатие в кгс/см.кв., обозначается латинской буквой “М” и цифрами от 50 до 1000. Марка бетона задаёт не более 50% обеспеченности его характеристик. При производстве бетона определённой марки можно получить очень разные классы бетона – это будет зависеть множества обстоятельств: от качества сырья, от точности дозировки, от способа смешивания и пр. Например, при производстве бетона марки М400 ручной бетономешалкой можно получить класс бетона В25 , на бетонном узле та же марка будет соответствовать классу В30, а на высокотехнологичном современном оборудовании можно получить бетон класса В35. Как такое происходит и в чём парадокс табличного перевода марки в классы хорошо рассказано в этом видео .

Слева приведена типичная таблица соответствия марок и классов бетона.

Прочность бетона растет с увеличением количества цемента в составе бетона и с уменьшением количества воды. Соответственно добавление воды в бетонную смесь обязательно ведет к снижению конечной прочности бетона. На прочность бетона определенное влияние оказывает зерновой состав заполнителей, правильность перемешивания его составляющих в бетоносмесителе, когда все зерна заполнителя полностью покрыты слоем цементного теста. Значительное влияние на прочность бетона оказывают степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 7 -10 суток прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 суткам замедляется и, наконец, в возрасте свыше 1 года постепенно затухает. Например, бетонные образцы при хранении в нормальных условиях в 7-суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60 – 70% 28-суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200 % марочной прочности.
Реальную прочность бетона в конструкциях определяют испытанием контрольных образцов, изготовленных из той же бетонной смеси и твердеющих в условиях аналогичных условиям эксплуатации конструкций. Большое влияние на скорость нарастания прочности бетона оказывает температура окружающей среды. При 700 – 850 °С в атмосфере насыщенного пара бетоны через 10 – 12 ч набирают прочность 60 – 70% марочной. При низких положительных температурах (50 – 70 °С ) окружающего воздуха скорость нарастания прочности бетона замедляется, а при температуре ниже 0 °С твердение бетона прекращается и возобновляется вновь при установлении в окружающей среде устойчивой положительной температуры. Об создании правильных условий для созревания бетона написано в статье ” Уход за бетоном “.

Вследствие неоднородности бетона и других случайных факторов действительная прочность бетона может существенно отличаться от среднестатистической, поэтому в расчёт вводят показатели прочности, задаваемые с определённой надёжностью. Д ля расчета по предельным состояниям первой группы характеристика по прочности должна быть обеспечена в 99,7% случаев. Это значит, что для реальных расчётов по прочности используют не марочную прочность, а прочность с большим запасом из таблички ниже. Так например, возьмём бетон марки М400. Его марка говорит нам о том, что средняя прочность бетона составит 40 МПа. Но “средняя” означает, что в половине случаев бетон может оказаться более прочным, а в половине случаев – менее! Обрано говоря, из 1000 колонн половина не выдержит нагрузку в 400 кгс/см². Поэтому используют классы бетонов, для нашего примера это класс В30, говорящий нам о том, что в 95% случаев его прочность будет не менее 30 МПа (из 1000 колонн только 50 разрушатся под давлением 300 кгс/см²). Но и это ещё не является цифрой для дальнейших расчётов прочности. Существуют две группы предельных состояний, для которых приняты дополнительные ограничения.

Так, для 2-й группы расчётное сопротивление сжатию нашего бетона составит 22 МПа. Как это понять? Если бетон класса В30 в 95% случаев прочнее 30 МПа, то в 5% случаев он может быть и слабее. Но это не значит, что эти 5% уже не пригодны к использованию. Расчётное сопротивление для зданий не супер важной ответственности принимают ещё с 95% вероятностью, т.е. допускается, что 5% бетона класса В30 может случайно оказаться слабее 22 МПа. Возвращаясь к нашим колоннам – из 1000 колонн 2 могут не выдержать 220кгс/см².

1-й класс ответственности ещё более суровый. Для него расчётное сопротивление того же бетона класса В30 принимают с обеспеченностью 99,7%. Т.е. лишь 0,3% может оказаться слабее 17 МПа. Или, возвращаясь к образу колонн из 1000 штук, на одной из них может появиться царапинка, если на каждую нагружать по 170 кг/см².