Соответствие класса бетона (В) и марки (М) и их определение

Соответствие класса бетона (В) и марки (М) и их определение

Прочность бетона на сжатие — это основной показатель, которым характеризуют бетон. В настоящее время, встречаются две системы выражения данного показателя, а именно:

Класс бетона, B — это так называемая кубиковая прочность (т.е. сжимаемый образец в форме куба) показывающая выдерживаемое давление в МПа, с долей вероятности разрушения не более 5 единиц из 100 испытуемых образцов. Обозначается латинской буквой B и числом показывающим прочность в МПа. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Марка бетона, M — это предел прочности бетона на сжатие, кгс/см 2 . Обозначается латинской буквой М и числами от 50 до 1000. Максимальное допустимое отклонение прочности бетона 13,5%. Согласно ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» установлено следующее соответствие марки бетона его классу.

Определение Марки и Класса бетона

Марка бетона и его класс, при нормальных условиях температуры и влажности определяются, как правило, спустя 28 дней со дня его заливки, или расчет ведется с учетом коэффициента.

Определение прочности бетона по Шору склерометром (молотком Шмидта)

Одним из наиболее распространенных и эффективных способов быстрого измерения прочности бетона на сжатие или его марки, является измерение склерометром, или как его еще называют, молоток Шмидта. Контроль прочности бетона таким методом определяется по ГОСТ 22690-88 «Бетоны: определение прочности механическими методами неразрушающего контроля». Так называемый, метод измерения твердости по Шору методом отскока.

Принцип действия молотка Шмидта основан на измерении прочности бетона методом упругого отскока. Боек бъется о поверхность бетона и отскакивает. Боек устанавлвает указатель на шкале склерометра на максимальную высоту отскока. Таким образом, сняв несколько проб, вычисляется средний показатель, определяющий марку бетона.

К сожалению, данный метод не дает абсолютно точных показаний так как на высоту отскока бойка влияют и прочие факторы такие как шероховатость поверхности, толщина испытуемого образца, методов уплотнения бетона при его заливке, и соответвенное его общая структура и прочие факторы. Так что погрешность в показаниях склероскопу (склерометру) практически неизбежна, но она и чрезвычайно мала.

Соответствие высоты упругого отскока по показаниям шкалы молотка Шмидта (склерометра) классу бетона (B) и его марке (M) приведены в следующей таблице:

Определение класса прочности и марки бетона

Надежность любой конструкции определяется условиями эксплуатации, показателями внешних нагрузок и качеством материала. Прочность – одна из основных характеристик, указываемых на чертежах и спецификациях. Выполнение инженерных рекомендаций, правильный выбор класса и марки гарантируют отсутствие разрушений, безопасность при эксплуатации сооружения. Бетон – искусственный камень, получаемый формованием смеси вяжущего, заполнителя различной фракции, воды и добавок. Прочность – это свойство противостоять внешнему механическому воздействию.

В процессе эксплуатации воздействуют такие нагрузки:

• Сжатие.
• Растяжение.
• Изгиб.
• Срез.

Основная характеристика устойчивости бетонных конструкций деформациям – прочность на сжатие. Расчетные показатели в проектной документации могут указываться для всех видов нагрузки при эксплуатации сооружения в сложных условиях. Изготовители следуют заявленным требованиям заказчика, указанным в договоре.

Класс прочности и марки

Сложно получить неоднородный материал с заданными (расчетными) свойствами. Основные параметры: марка (М) и класс (В).

Класс показателей прочности на сжатие (В) – максимальная осевая нагрузка (МПа), при которой гарантировано (95 %) отсутствие недопустимой деформации. Является более точным значением, фигурирует в инженерных расчетах конструкций, чертежах. Обозначение: «В» с указанием числа. Диапазон: от В0.75 до В200, от сверхлегкого до реакционно-порошкового бетона.

Пример: В10 – сохранение прочности на сжатие до превышения 10 МПа. Параметр определяется в лабораторных условиях. Испытания образцов позволяют получить более точные характеристики смеси из одной партии.

Дополнительно прочность обозначается буквой «М» (марка). Следом идущие цифры определяют усредненный показатель осевой нагрузки при сжатии, вариативность которого укладывается в 13.5 %. Одной марке могут соответствовать различные классы. Снижение коэффициента вариации достигается повышением культуры производства. Единица измерения – кгс/см2, диапазон – от М100 до М2000.

Для справки: 1МПа ≈ 10,2 х 1 кгс/см².

Лабораторное определение прочности на сжатие

Исследование контрольных образцов позволяет гарантировать качество, соответствие требованиям инженерных расчетов. Методы определения прочности (МПа):

1. Базовый (разрушающий):

• Из смеси заданного состава отбирают пробы, заливают в формы из металла с низким водопоглощением. Емкости накрывают влажным материалом.

• Через 24-72 часа выемка из формы и размещение образцов в камере, создающей условия: температура 20°C, влажность 95%.

• Через 28 дней образцы в форме куба или цилиндра подвергают разрушению прессом. Зафиксированное усилие (МПа) записывают в журнал.
• Выполняют математический расчет прочности бетона.

2. Неразрушающие методы основаны на использовании измерителей прочности, специальных приборов:

• Ультразвуковые.
• Электронные – склерометр.
• Механические – молоток Кашкарова.

Факторы, влияющие на свойства

Разрушение может происходить по трем сценариям, в зависимости от вида бетона:

1. Тяжелый – деформация по цементному камню и краям зерна заполнителя. Причина – более высокая плотность гравия.
2. Легкий – образуются макротрещины в заполнителе.
3. Сверхпрочный – совокупность первых двух сценариев.

На процесс деформации влияют регулируемые факторы:

• Качество компонентов состава, гарантирующих надежное сцепление вяжущего с наполнителем.
• Низкая пористость, отсутствие микротрещин и капиллярных каналов.
• Прочность цементного камня, результата реакции воды и вяжущего.

Учитывая, что химические реакции в смеси протекают от момента затворения до получения марочного бетона, свойства материала зависят от соблюдения условий:

1. Строгое выполнение технологии.
2. Отсутствие глинистых, пылеобразных примесей, препятствующих связи цементного камня и заполнителя.
3. Применение качественного (активного), оптимальной фракции вяжущего – снижает содержание воды, увеличивает плотность.
4. Соблюдение теплового режима, идеальные условия – 15-20°C. Высокие летом, низкие температуры зимой требуют специальных добавок, ускоряющих или замедляющих процесс твердения.
5. Правильность транспортирования до объекта. Необходим логистический поход к своевременной доставке смеси без нарушения свойств, особенно в зимнее время.
6. Соблюдение нормативов содержания цемента.

Для других марок вяжущего нормы рассчитываются с применением коэффициентов.

Смесь в процессе твердения проходит через несколько стадий формирования структуры. Рост показателя прочности связан не только с качеством бетона и составом. Процесс гидратации – взаимодействие вяжущего с водой, образования цементного камня – может продолжаться достаточно длительное время. В этот период происходит нарастание прочности. Процесс более активен в первые 28 дней. Последующий период сопровождается снижением уровня гидратации.

Регулирование скорости можно достичь увеличением влажности, температуры окружающей среды, модифицирующими добавками. Решение этого вопроса особенно актуально на территории России.

Выдержку в зимнее время необходимо проводить с поддержанием положительных температур с момента выполнения бетонирования, для этого используют ряд мероприятий:

Бетон М250 или В20? Свойства бетонов и тонкости их классификации

Как строительный материал, бетон может иметь различные характеристики.

Бетоны могут отличаться составом, видом наполнителей и свойствами готового материала.

Для каждой конкретной цели используются бетоны с заданными характеристиками, поэтому необходима их классификация.

Основной характеристикой бетона является его прочность на сжатие. Она зависит от многих факторов:

1. марки используемого цемента;
2. вида и количества заполнителей;
3. количества цемента в смеси;
4. водоцементного соотношения смеси;
5. использования добавок;
6. правильной обработки и ухода за бетоном после укладки.

Что такое марки бетона

Любые единицы измерения — понятие условное, работающее лишь в том пространстве, в котором эти единицы в ходу.

Например, в России, как и в европейских странах, используется метрическая система: мы измеряем длину метрами, объемы — литрами, массу — килограммами. А в США широко используется измерение массы фунтами, а объемов — галлонами.

До 1986 года в СССР существовала классификация бетонов, которая подразумевала их деление на марки в зависимости от прочности на сжатие.

Что это означает?

Прочность бетона — это результат реакций гидратации, которые запускаются при смешивании портландцемента с водой. Входящие в состав цемента соединения, вступая в реакцию с водой, образуют новые химические соединения кристаллической природы. Этот процесс происходит не одномоментно; требуется время, в течение которого все компоненты включатся в реакцию, поэтому прочность бетона нарастает постепенно.

Считается, что расчетной прочности бетон достигает через 28 суток твердения в оптимальных условиях (влажность воздуха, близкая к 100% и температура 18—20° С). В этот момент измеряется его прочность на сжатие.

Как измеряется прочность бетонов

Для измерения прочности изготавливаются бетонные кубики со стороной 150 мм. Они твердеют в тех же условиях, в которых будет отвердевать бетонная конструкция. В возрасте 3, 7, 14 дней, а также на 28-е сутки после заливки проводятся испытания образцов на сжатие. В возрасте 28 дней бетон набирает расчетную прочность.

По старой классификации марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым значением, равным среднему давлению, которое выдерживает образец (в кг/см2).

Классы бетона

С 1986 года в СССР в СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» было введено понятие класса бетонов. Это было сделано для того, чтобы привести отечественную классификацию к соответствию с единицами измерения, которые использовались в СЭВ. Переход на новую классификацию значительно облегчает взаимодействие с иностранными партнерами, но в нашей стране он привел к некоторой путанице: кто-то по старинке оперирует понятием «марка», кто-то пользуется новыми стандартами.

Класс бетона обозначается буквой «В» и числом, которое указывает, какое давление в МПа выдерживает образец без разрушения (от 3,5 до 120).

Важно!

Поскольку марка указывает средний показатель, а класс — предельное давление, которое выдерживает образец, класс — более точный показатель прочности бетона.

Как испытывается прочность бетона

В соответствии с ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам», для испытаний прочности на сжатие используются образцы кубической формы с длиной ребра 100, 150, 200, 250, 300 мм, для каждого из которых используются бетоны с разными номинальными размерами зерен наполнителей:

1. 20 мм и менее — для образцов с длиной ребра 100 мм;
2. 40 мм — для образцов со стороной 150 мм;
3. 70 мм — для образцов с размером ребра 200 мм;
4. 100 мм — для кубика с длиной ребра 300 мм.

Образцы отвердевают в нормальных условиях, которые регулируются ГОСТ 18105 (температура воздуха +20° С +/ – 2° С, относительная влажность воздуха 95% +/ – 5%).

Готовые образцы осматривают на выявление дефектов (трещины, полости, раковины, сколы ребер), затем нагружают их в испытательной машине до разрушения. Максимальное усилие принимают за разрушающую нагрузку.

Применяются также испытания образцов на растяжение при изгибе, на осевое растяжение, на растяжение при раскалывании.

Важно!

Класс присваивается бетону не по результатам испытания одного образца. Он обозначается числовым показателем, соответствующим величине давления в МПа, которое выдерживает образец в 95 случаев из 100.

Тяжелые и мелкозернистые бетоны

Помимо цемента и воды, в состав бетонных смесей включаются заполнители разных размеров:

1. песок средних и крупных фракций;
2. гравий;
3. щебень;
4. песчано-гравийные смеси.

Согласно ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия», бетоны разделяются на две группы:

1. тяжелые (плотностью от 2000 до 2500 кг/м3 включительно на плотном крупном и мелком заполнителе);
2. мелкозернистые (плотностью от 2000 до 2500 кг/м3 включительно на плотном мелком заполнителе).

ГОСТ регулирует размер зерна заполнителя, вид цемента, применение добавок и правила контроля и приемки.

Какие еще бывают бетоны

Помимо класса по прочности, бетон характеризуется марками по подвижности, удобоукладываемости, водостойкости, морозостойкости.

Удобоукладываемость

Бетонная смесь представляет собой тестообразную массу, которой можно придать любую форму. В зависимости от того, сколько в смеси воды, ее консистенция может быть более густой и даже жесткой или, наоборот, пластичной и даже жидкой, текучей.

Важно!

Для обеспечения реакций гидратации достаточное водоцементное соотношение смеси — 0,3. Но смесь с таким водоцементным соотношением очень жесткая, густая. Обычно используют в/ц 0,45—0,55.

По удобоукладываемости бетонные смеси делятся на три вида:

1. сверхжесткие;
2. жесткие;
3. подвижные.

Подвижные смеси делятся на 5 групп и обозначаются буквой «П» и числом от 1 до 5, где П1 — малоподвижные смеси; П2—П3 — универсальные; П4 — П5 — литьевые смеси.

Испытание подвижности смеси производится при помощи конуса Абрамса — металлического конуса определенных размеров, в который заливается бетонная смесь. После уплотнения конус снимают не позднее, чем через 3 минуты. По величине осадки бетонного конуса (по сравнению с размером металлического конуса) судят о марке бетона по подвижности.

При работе с бетоном его удобоукладываемость имеет большое значение. Жесткую смесь, чтобы она без пустот заполнила опалубку, необходимо обрабатывать вибрацией, что требует дополнительных расходов электроэнергии и труда и использования специального оборудования.

Подвижные смеси лучше заполняют опалубку и требуют меньшей обработки; смеси марки П4—П5 — самоуплотняющиеся, они не требуют обработки и хорошо подходят для густоармированных конструкций.

Более жесткие смеси применяются при изготовлении монолитных сооружений.

Как получить более подвижную смесь?

Самый очевидный способ — повысить водоцементное соотношение.

Интересно!

На подвижность бетонных растворов влияет и размер наполнителей. Так, если в качестве наполнителя использован только песок, смесь получается менее подвижной, чем если в ее состав входит гравий или щебень.

Но увеличение в/ц всегда снижает прочность материала.

Оптимальный вариант — применение добавок-пластификаторов и суперпластификаторов, например, CemBase, CemPlast, Plastix. Они обеспечивают следующие преимущества:

1. повышение пластичности на 1—4 пункта;
2. получение самоуплотняющихся смесей;
3. предотвращение расслаивания смеси;
4. увеличение срока жизни раствора;
5. возможность экономить цемент (до 20%) и воду, получая при этом бетон проектной прочности;
6. возможность обойтись без виброобработки;
7. повышение прочности, плотности, морозостойкости и водостойкости бетона.

Важно!

Приобретение пластификатора — это дополнительные расходы, но, благодаря низкому дозированию добавок, они незначительны и полностью перекрываются экономией на количестве цемента, воды и на обработке вибрацией.

Коассификация по морозостойкость

Морозостойкость — это способность бетона выдержать замораживание и оттаивание.

Она маркируется буквой «F» и числовым обозначением, соответствующим количеству циклов замораживания и оттаивания, которое бетон может выдержать. Марки до до F50 — это бетоны низкй морозостойкости; до F150 — нормальной; до F300 — повышенной; до F500 — высокой, до F1000 — крайне высокой.

В соответствии с маркой по морозостойкости бетоны применяются в нормальных или суровых условиях.

Важно!

Разрушение бетона вследствие влияния отрицательных температур наппрямую связано с его способностью к водопоглощению, а та, в свою очередь, зависит от плотности материала. Поглощенная вода под влиянием низких температур замерзает и увеличивается в объеме; создается давление, которое постепенно приводит к разрушению структуры. Устойчивость бетона к низким температурам зависит от его водонепроницаемости, а также от его плотности и отсутствия пор и трещин.

Классификация по водонепроницаемости

Водонепроницаемость бетонов обозначают литерой W и числом от 2 до 20, которое показывает способность противостоять намоканию.

Водонепроницаемость может быть важна при строительстве сооружений, которые будут эксплуатироваться при высокой влажности.

Намокание бетона может происходить из-за того, что в нем есть поры и трещины. Вот почему применение пластификаторов с одновременным понижением в/ц, позволяющее получать плотные бетоны, благоприятно отражается на водостойкости и морозоустойчивости бетона.

Также применяются следующие меры повышения водостойкости бетона:

1. повышение плотности бетона за счет применения глиноземистых цементов;
2. добавление сульфатов алюминия и железа;
3. применение гидроизолирующих добавок.

Важно!

Такие характеристики бетона, как прочность, морозостойкость и водостойкость, напрямую зависят от плотности и удельного веса, а плотность бетона зависит от его способности уплотняться. Но повышенная удобоукладываемость, благодаря которой бетон хорошо уплотняется, зависит от пластичности смеси, которая достигается либо увеличением водоцементного соотношения (с одновременным снижением прочности), либо добавлением пластификатора, который увеличивает прочность бетона. Таким образом, применение пластификатора позволяет без компромиссов улучшить все основные характеристики бетона, при этом сэкономить цемент и обойтись без обработки бетона после укладки.

Где применяется бетон класса В20

Марки и классы бетона совпадают не полностью. Обычно для каждого класса можно найти 1—2 ближайших марки.

Рассмотрим в качестве примера бетон класса В20. Ближайшая марка для него — М250.

Это популярный класс бетона, поскольку из-за своей универсальности он может использоваться достаточно широко как в гражданском, так и в промышленном строительстве в следующих случаях:

1. Заливка фундаментов. Чаще всего, это фундаменты одноэтажных конструкций (дом, баня, гараж), но иногда В20 используется и для фундаментов многоэтажных сооружений.
2. Заливка малонагруженных плит перекрытий.
3. Изготовление лестниц.
4. Строительство площадок и дорожек.
5. Изготовление железобетонных конструкций, опор, трубопроводов.
6. Изготовление лент заборов.

В20 относится к тяжелым бетонным смесям с плотностью около 2300 кг/м3.

В рецептуру В20 входят:

1. цемент ЦЕМ I/II 32,5 не менее 310 кг на 1 кубометр бетона, что обеспечивает подвижность П3—П4, морозостойкость F150 и водостойкость W6;
2. песок средней фракции;
3. гравий или щебень;
4. вода.

Обычные пропорции цемент:песок:щебень 1:2,6:4,5.

Таблица. Пропорции компонентов для замеса бетона на цементе М400

Таблица. Пропорции компонентов для замеса бетона на цементе М500

Использование добавок для бетона позволяет не только улучшить его характеристики, но и придать ему новые свойства:

1. пластифицирующие добавки позволяют увеличивать подвижность, удобоукладываемость, прочность, плотность, морозостойкость и водостойкость бетона и при этом экономить до 20% цемента без потери прочности;
2. гидрофобизирующие добавки позволяют получить бетоны, которые могут использоваться в условиях высокой влажности; позволяют бетонировать даже в морозы и получать бетон высоких прочностных характеристик.

Бетон класса В20 обладает высокой прочностью, плотностью, морозостойкостью и водостойкостью, а также низким водопоглощением и высокой прочностью на растяжение при изгибе, высоким модулем упругости, что делает его универсальным строительным материалом, востребованным при изготовлении самых разных конструкций и изделий. Увеличить его рентабельность и повысить важные в строительстве свойства позволяет применение специальных добавок для бетона.

Как определить прочность бетона?

Прочность бетона – одна из важнейших характеристик этого строительного материала. Бетон лучше всего сопротивляется усилиям на сжатие. Поэтому проектирование осуществляется таким образом, чтобы на конструкцию действовали в основном силы сжатия. Если конструкция будет испытывать усилия на растяжение и изгиб, то при расчете проекта учитывают прочность на растягивающие усилия и растяжение при изгибе.

Характеристики прочности бетона

Порочность бетона на сжатие характеризуют марка или класс прочности, которые определяются в стандартном варианте в возрасте 28 суток. В зависимости от эксплуатационных особенностей строительной конструкции, момент определения прочности материала на сжатие может устанавливаться индивидуально. Это могут быть 3,7, 60, 90, 180 суток.

В проекте на строительную конструкцию пользуются понятием класса прочности и только в особых случаях – марки.

Таблица зависимости между классами и марками бетонов

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона

Прочность бетона зависит от ряда факторов, среди которых:

• Активность цемента. Между прочностными характеристиками бетонного продукта и активностью вяжущего существует линейная зависимость. Чем выше активность, тем лучше прочностные показатели.
• Количество вяжущего. Повышение содержания вяжущего положительно влияет на прочностные характеристики только до определенного процентного содержания. Выше – прочностные показатели растут незначительно, а другие технические параметры ухудшаются – растут усадка и ползучесть.
• Водоцементное соотношение. Оптимальная величина определяется необходимой маркой удобоукладываемости. Обычно в смеси содержится 40-70% воды. Превышение оптимального количества жидкости инициирует образование пор, снижающих прочность конечного продукта.
• Гранулометрический и минералогический состав заполнителей. На прочность бетонного продукта отрицательно влияют: неоптимальный состав мелкого и крупного заполнителей, наличие в них пылевидных и глинистых частиц.
• Качество воды. Вода, используемая для затворения смеси, берется из водопровода питьевого назначения или проверяется в лаборатории на присутствие в ней примесей, отрицательно влияющих на качество конечного продукта.
• Вибрирование бетонной смеси при укладке. При вибрировании из смеси выходит лишний воздух, снижающий прочностные характеристики. Однако излишнее вибрирование приводит к расслаиванию смеси.
• Соблюдение оптимальных условий твердения.

Способы определения прочности

ГОСТ 10180-2012 регламентирует правила подготовки образцов и проведения испытаний прочности на сжатие в лабораторных условиях

В соответствии со стандартом образцами могут быть:

• куб с длиной ребра 100, 150, 200, 250, 300 мм;
• цилиндр с диаметром основания 100, 150, 200, 250, 300 мм, высотой не менее диаметра основания.

Образцы изготавливают с соблюдением условий, соответствующих реальным условиям твердения смеси. Твердение продукта может происходить в нормальных условиях или с использованием тепловой обработки. Испытания проводят на испытательной машине-прессе. Образец нагружают со стабильной скоростью нарастания усилия до его разрушения.

Существуют неразрушающие способы контроля прочности бетона, позволяющие контролировать этот параметр в уже готовой конструкции:

• Механические. Эти испытательные технологии основаны на показаниях приборов. Основные методы – упругий отскок, ударный импульс, отрыв, скалывание, отрыв со скалыванием.
• Ультразвуковой. Основой этого способа является зависимость скорости прохождения ультразвуковых волн через материал от его прочностных характеристик. Технология востребована для определения прочностных характеристик длинномерных строительных конструкций – ригелей, колонн, балок.

Области применения бетона различных классов прочности

• В7,5. Такие бетоны содержат малое количество вяжущего и относятся к категории «тощих». Применяются в основном при проведении подготовительных строительных работ. С их помощью изготавливают подбетонки, на которых устраивается железобетонный фундамент. Такой подготовительный бетонный слой не допускает протекания цементного молочка из фундаментной бетонной смеси в грунт.
• В10-В12,5. Такие материалы также обладают невысокой прочностью. Применяются для устройства подбетонного слоя, тонкослойных стяжек, фундаментов легких строительных конструкций.
• В15-В20. Бетонные смеси этих классов прочности востребованы в малоэтажном индивидуальном строительстве при возведении небольших строений, для устройства внутренних перегородок, лестничных маршей.
• В22,5. Широко востребованы в малоэтажном жилом и промышленном строительстве, при производстве ЖБИ.
• В25-В22,7. Применяются при сооружении высоконагружаемых строительных конструкций – несущих балок, плит, колонн в многоэтажных зданиях.
• В30 и выше. Такие бетоны, обладающие высокой прочностью, применяют в промышленном строительстве и для сооружения объектов высокой опасности и ответственности. Из-за высокой схватываемости применяются с добавками, регулирующими скорость твердения смеси.

• Строитель с 20-летним стажем
• Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.