Определение марки и класса бетона

Основной качественной характеристикой бетона является его марка. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов-кубов (приложение 6), размеры которых зависят от наибольшей крупности зерен заполнителя, изготовленных из бетонной смеси и выдержанных до испытания в течение 28 сут в нормальных условиях (ГОСТ 10180—90). Кроме того, марка бетона в конструкциях может быть определена без их разрушения механическими или физическими методами. Тяжелый бетон имеет следующие марки:М50, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М550, М600, М700, М800. Класс бетона находят по величине гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Между классом бетона и его средней прочностью существует следующая зависимость:

, (15)

где В – класс бетона по прочности; R – средняя прочность бетона, МПа, t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона; ν –коэффициент вариации прочности бетона.

Соотношения между классами бетона по прочности на сжатие и марками приведены в прил. 6.

Предел прочности при сжатии бетона по результатам испытания образцов-кубов. Образцы изготовляют в разборных чугунных или стальных формах со строганой или шлифованной внутренней поверхностью. Формы должны быть достаточно жесткими, не деформирующимися во время формования образцов, с соединениями элементов, исключающими потерю цементного молока при формовании. Размер собранных форм необходимо строго выдерживать, не допуская отклонений по длине ребер внутри куба более 1 %. Углы между гранями прямоугольных форм должны быть прямыми.

Перед укладкой бетонной смеси формы очищают от остатков бетона, а внутреннюю поверхность смазывают отработанным минеральным маслом или смазкой, например ОЭ-2, препятствующей сцеплению затвердевшего бетона с поверхностью форм. Укладка бетонной смеси в формы должна быть закончена не позднее чем через 15 мин после приготовления смеси.

Методы укладки и уплотнения бетонной смеси в фор­мах зависят от ее подвижности. Особо подвижную бетонную смесь с осадкой конуса более 12 см укладывают и формы в два слоя равной толщины и каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем диа­метром 16 мм по спирали от краев к центру образцов.

При штыковании нижнего слоя стержень должен достигать дна формы, при штыковании второго слоя стержень должен проникать на глубину 2–3 см в лежащим слой. Число штыкований каждого слоя бетонной принимают из расчета 10 погружений стержня на каждые 100 см² поверхности. По окончании штыкования верхнего слоя избыток бетона срезают металлической линейкой вровень с краями формы, а поверхность образца заглаживают.

Для пластичных и жестких бетонных смесей, уплотняемых при формовании изделий вибрированием, образцы изготовляют также с применением вибрирования. Бетонную смесь укладывают в форму с некоторым избытком, после чего форму устанавливают на стандартную лабораторную виброплощадку и закрепляют зажимами. Затем включают виброплощадку и секундомером фиксируют время вибрирования. Вибрирование должно продолжаться до прекращения оседании бетонной смеси, выравнивания ее поверхности и появления на ней цементного молока, но не менее времени, которое соответствует показателю жесткости, увеличенному на 30 с.

После уплотнения образцы в формах, покрытых влажной тканью, хранят в помещении при температуре 20±2 °С в течение 1 сут, затем их вынимают из форм, маркируют и до момента испытания помещают в камеру нормального твердения при температуре 20±2 °С с относительной влажностью не менее 95%. Образцы в камере укладывают на стеллажи в один ряд по высоте с промежутками между ними, обеспечивающими омывание каждого образца воздухом. Увлажнять их непосредственным орошением водой не следует. В том случае, если железобетонные изделия изготовляют с применением тепловой обработки, все образцы в формах подвергают одновременному обогреву в тех же условиях, что и изделия, после чего их освобождают из форм и хранят в нормальных условиях до момента испытания.

Предел прочности при сжатии образцов определяют следующим образом. Образцы извлекают из камеры влажного хранения, осматривают и обнаруженные на опорных гранях дефекты в виде наплывов удаляют шильником или шлифовальным кругом, а мелкие раковины заполняют густым цементным тестом. Затем определяют рабочее положение образца при испытании и отмечают краской или мелом грани, которые будут прилегать к опорам. Опорные грани выбирают так, чтобы сжимающая сила при испытании образца была направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси в форму. Образцы-кубы измеряют металлической линейкой с точностью до 1 мм, а затем взвешивают на технических весах. Рабочую площадь сечения образца в квадратных сантиметрах определяют как среднее арифметическое обеих опорных граней.

Во время испытания образец устанавливают одной из граней на нижнюю опорную плиту пресса центрально по оси последнего. Затем включают электродвигатель гидравлического привода пресса. Нагружение образцов производят непрерывно со скоростью, обеспечивающей повышение расчетного напряжения в образце до его полного разрушения в пределах (0,6±0,4) МПа/с. При этом время нагружения одного образца должна быть не менее 30 с.

Предел прочности при сжатии бетона R_б, Па (кгс/см²), определяют как отношение разрушающей силы Р, Н (кгс), к первоначальной площади поперечного сечения образца S, м² (см²), и вычисляют по формуле

.

(16)

Предел прочности при сжатии бетона в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение в серии:

из двух образцов – по двум образцам;

из трех образцов – по двум наибольшим по прочности образцам;

из четырех образцов – по трем наибольшим по прочности образцам;

из шести образцов – по четырем наибольшим по прочности образцам.

Марку бетона определяют как предел прочности при сжатии бетонного образца-куба с длиной ребра 150 мм. При других значениях длины ребра куба, предел прочности пересчитывают, пользуясь соответственно следующими коэффициентами (прил. 7). Полученные результаты заносят в журнал (прил. 8).

Прочность бетона в партии (МПа) вычисляют по формуле

, (17)

где R_i – единичное значение прочности бетона, МПа; n – общее число единичных значений прочности бетона в партии.

Однородность бетона по прочности характеризуется среднеквадратичным отклонением S_m и коэффициентом вариации V_m для всех видов нормируемой прочности.

При количестве образцов n > 6 среднеквадратичным отклонением S_m находят по формуле

; (18)

при n = от 2 до 6 – по формуле

, (19)

где W_m – размах единичных значений прочности бетона в контролируемой партии (МПа), определяемой как разность между максимальным и минимальным единичными значениями прочности; α – коэффициент, зависящий от n и принимаемой по табл.

Таблица

Число единичных значений	n
Значение коэффициента	α	1.13	1.69	2.06	2.33	2.5

Коэффициент вариации прочности бетона в партии в процентах вычисляют по формуле:

. (20)

С целью получения характеристики прочности бетона любого возраста можно воспользоваться приближенной эмпирической формулой

, (21)

где R_n – прочность бетона в возрасте n суток, МПа; R₂₈ – прочность бетона в возрасте 28суток, МПа; n – число суток твердения бетона.

Данная формула применима для ориентировочного расчета прочности бетона на портландцементах средних марок в возрасте более 3 суток.

Рекомендуемая литература

1. Воробьев В. А. Строительные материалы : учеб. для инж.-строит. вузов / В. А. Воробьев. – Изд. 5-е, перераб. – М. : Высш. шк., 1973. – 376 с.

2. Попов Л. Н. Оценка качества строительных материалов : учеб. пособие / Л. Н. Попов, М. Б. Каддо, О. В Кульков. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2004. – 287 с.

3. Горчаков Г. И. Строительные материалы / Г. И. Горчаков, Ю. М. Баженов. – М. : Стройиздат, 1986. – 688 с.

4. Комар А. Г. Строительные материалы / А. Г. Комар. – М. : Стройиздат, 1983. – 488 с.

5. Общий курс строительных материалов / под ред. А. И. Рыбьева. – М. : Высш. шк., 1987. – 504 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Значение коэффициентов А и А₁

Характеристика заполнителей и цемента	А	А1
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,60	0,40
Пониженного качества	0,55	0,37

Примечания.

1. К высококачественным материал относят щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и портландцемент высокой активности без добавок или с минимальным количеством гидравлической добавки в его составе; заполнители должны быть чистые и фракционированные.

2. К рядовым материалам относят заполнители среднего качества, в том числе гравий, портландцемент средней активности или высокомарочный шлакопортландцемент.

3. К материалам пониженного качества относят крупные заполнители низкой прочности, мелкие пески, цементы низкой активности.