Классы и марки бетона

В зависимости от назначе­ния железобетонных конструкций и условий эксплуата­ции устанавливают показатели качества бетона, основ­ными из которых являются:

· класс по прочности на осевое сжатие B; указывают в проекте во всех случаях как основную характеристику;

· класс по прочности на осевое растяжение Bt, назна­чают в тех случаях, когда эта характеристика имеет гла­венствующее значение и контролируется на производстве;

· марка по морозостойкости F; назначают для конст­рукций, подвергающихся и увлажненном состоянии дей­ствию попеременных замораживания и оттаивания (открытые конструкции, ограждающие конструкции и т. п.);

· марка по водонепроницаемости W; назначают для конструкций, к которым предъявляются требования огра­ниченной проницаемости (резервуары и т.п.);

· марка по средней плотности D; назначают для конст­рукций, к которым кроме требований прочности предъявляются требования теплоизоляции, и контролируют на производстве.

Заданные класс и марку бетона получают соответст­вующим подбором состава бетонной смеси с последую­щим испытанием контрольных образцов.

Классом бетона по прочности на осевое сжатие B (МПа) называется временное сопротивление сжатию бе­тонных кубов с размером ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом через 28 сут хранения при тем­пературе 20±2 °С с учетом статистической изменчивости прочности.

Чтобы оценить изменчивость прочности и обеспечить ее гарантированное для заданного класса бетона значе­ние, прибегают к методам теории вероятностей, пользу­ясь кривой распределения (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Кривые распределения прочности

1 — теоретическая; 2 — опытная

Среднее значение временного сопротивления бетона сжатию, установленное при испытании партии стандартных кубов:

где — число случаев, в которых было установлено вре­менное сопротивление соответственно , — общее число испытаний в партии.

Среднее квадратичное отклонение прочности бетона в партии, характеризующее изменчивость прочности (стандарт),

где – отклонения.

Коэффициент вариации прочности бетона в партии:

Значение , на заводах железобетонных изделий из­меняется в определенных пределах. Чем совершеннее производство и технология приготовления бетонной сме­си, тем меньше значение , и тем экономичнее произ­водство. Опытные исследования, проведенные па заводах в стране, показали, что для тяжелых, мелкозернистых и легких бетонов коэффициент вариации прочности бетона при сжатии , который принят в нормах на проектирование. На оси абсцисс кривой распределе­ния (см, рис. 1.7) наименьшее контролируемое значение — временное сопротивление B — расположено на расстоянии влево от значения , т.е.

или

где — число, показатель надежности.

Исходя из значения оценивают обеспеченность гарантированных значений прочности бетона не менее B. В нормах на проектирование установлена обеспеченность (доверительная вероятность) 0,95. Например, из 100 ис­пытанных кубов не менее 95 должны обладать прочно­стью не менее B. В теории вероятностен показано, что это имеет место при значении . Таким образом гарантированная прочность заданного нормами класса бетона:

Заводом-изготовителем при заданном по проекту клас­се бетона B в зависимости от уровня технологии произ­водства и фактического значения устанавливают требуемое значение

Сроки твердения бетона устанавливают так, чтобы требуемая прочность бетона была достигнута к моменту загружения конструкции проектной нагрузкой. Для мо­нолитных конструкций на обычном портландцементе этот срок, как правило, принимается 28 сут. Для элементов сборных конструкций заводского изготовления отпускная прочность бетона может быть ниже его класса; она уста­навливается по стандартам и техническим условиям в за­висимости от условий транспортирования, монтажа, сро­ков загружения конструкции и др.

Классы и марка бетона для железобетонных конст­рукций:

а) Классы по прочности на сжатие:

для тяжелых бетонов — B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60;

для мелкозернистых бетонов групп:

А — (на песке с модулем крупности 2,1 и более) — те же в диапазоне от B7,5 до B40;

5 — (на песке с модулем крупности 2 и менее) — те же в диапазоне от B7,5 до B30;

5 — (подвергнутого автоклавной обработке) — те же в диапазоне от B15 до B60;

для легких бетонов при марках по средней плотности:

D800, D900 — B3,5; B5; B7,5;

D1000, D1100 —B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5;

D1200, D1300 — B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15;

D1400, D1500 — B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15…B30;

D1600, D1700 — B5; B7,5; B10; B12,5; B15…B35;

D1800, D1900 — B10; B12,5; B15…B40;

D2000 — B20…B40.

б) Классы бетона по прочности на осевое растяже­ние: Bt0,8; Bt 1,2; Bt 1,6; Bt 2; Bt 2,4; Bt 2,8; Bt 3,2. Они ха­рактеризуют прочность бетона на осевое растяжение (МПа) по нормам с учетом статической изменчивости прочности:

При растяжении принято =0,165.

в) Марки бетона по морозостойкости.

Они характеризуются числом выдерживаемых бето­ном циклов попеременных замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. При снижении прочности не более чем на 15 %: тяжелый и мелкозернистый бето­ны — F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500; лег­кий бетон — F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500; ячеистый и поризированный бетоны — F15, F25,F35, F50, F75, F100.

г) Марки бетона по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12. Они характеризуются предельным давлением воды (кг/см²), при котором еще не наблю­дается ее просачивание через испытываемый образец.

д) Марки бетона по средней плотности (кг/м³): тя­желый бетон от D2200 до D2500; легкий бетон от D800 до D2000; поризованиый бетон от D800 до D1400; гра­дация 100 для всех марок.

Оптимальные класс и марку бетона выбирают на ос­новании технико-экономических соображений в зависимо­сти от типа железобетонной конструкции, ее напряжен­ного состояния, способа изготовления, условий эксплуа­тации и др. Рекомендуется принимать класс бетона для железобетонных сжатых стержневых элементов — не ниже B15; для конструкций, испытывающих значитель­ные сжимающие усилия (колонн, прок и т. п.) — B20…B30; для предварительно напряженных конструк­ции в зависимости от вида напрягаемой арматуры — B20 — B40; для изгибаемых элементов без предварительного напряжения (плит, балок) — B15. Для железобетонных конструкций нельзя применять: тяжелый и мелкозернистый бетоны класса по прочности на сжатие ниже 7,5; легкий бетон класса по прочности на сжатие ни­же 3,5.

Легкие бетоны на пористых заполнителях и цемент­ном вяжущем при одинаковых классах и марках по мо­розостойкости и водонепроницаемости применяют в сбор­ных и монолитных железобетонных конструкциях на­равне с тяжелыми бетонами. Во многих случаях они весьма эффективны, так как приводят к снижению мас­сы конструкций.