Как работает бетон под нагрузкой

Обновлено: 28.03.2024

Прочность бетона – определяющий показатель бетонного раствора, который обуславливает задачи и условия его использования. Бетонная смесь используется повсеместно в проведении ремонтно-строительных работ частных и промышленных объектов. Рецептов приготовления бетона существует множество, состав и пропорции компонентов напрямую влияют на свойства и характеристики, а также сферу использования цементного раствора.

Прочность бетона – определяющая характеристика, которая отображается в маркировке. Непосредственно прочность определяет марку и класс раствора. Данные показатели указываются в различных ГОСТах, СНиПах, нормативных документах, определяют эксплуатационные качества и свойства бетонных элементов, конструкций, зданий и т.д.

Знание показателей прочности бетона очень важно при выполнении любых работ, так как позволяет точно выполнить расчеты, верно подобрать смесь подходящих марки и класса для конкретной задачи, будучи уверенным в прочности, надежности и долговечности элемента, конструкции. Застройщики в обязательном порядке проверяют прочность бетона на растяжение, сжатие, изгиб и т.д. прежде, чем начинать работы.

испытания бетона на прочность на сжатие

Любой класс приравнивается к определенной марке (то же правило действует и наоборот). Обычно в проектных документах указывают класс прочности, а в заказах на покупку – марку.

Что это такое и основные виды

Пытаясь разобраться, от чего зависит прочность бетона, что это такое и какие есть основные виды показателя, необходимо изучить все основные аспекты процесса приготовления смеси, состав, условия и особенности.

Виды прочности касательно марки и качества: прочность бетона при сжатии, на изгиб, осевое растяжение, а также передаточная прочность.

прочность бетона на сжатие и предел прочности

Прочность на сжатие

В контексте данной характеристики бетон можно сравнить с камнем – он намного лучше сопротивляется сжатию, чем с растяжением. Основной критерий прочности бетона – это предел прочности на сжатие.

Данный показатель считается самым важным среди всех технических характеристик раствора – именно он влияет на сферу использования конструкции или элемента, обеспечивает надежность и долговечность.

Для определения значения из раствора заливают образцы в виде куба, их помещают под специальный пресс. Давление постепенно увеличивается и в момент, когда образец трескается, экран прибора фиксирует значение. Расчетный показатель прочности на сжатие определяет присвоение бетону класса. Высыхает и твердеет смесь в течение 28 суток (и больше), по завершению этого срока осуществляют проверку, так как смесь уже должна достичь расчетной/проектной прочности.

Прочность на сжатие представляет собой характеристику механических свойств материала, стойкости к нагрузкам и давлению. Это показатель границы сопротивления, которое оказывает застывший раствор механическому воздействию сжатия, отображенному в кгс/см2. Наименьшей прочностью на сжатие обладает смесь М15, наибольшей – М800.

Прочность на сжатие отображается и в марке, и в классе. Класс В – это кубиковая прочность, обозначается в МПа. Марка М – предел прочности на сжатие в кгс/см2. Данные соответствия марок, классов и показателей указаны ниже в таблице.

испытания бетона под прессом

Прочность на изгиб

Данный показатель повышается по мере увеличения цифрового обозначения марки. Обычно показатели прочности на изгиб и растяжение меньше в сравнении с нагрузочной способностью бетона. Молодой бетон демонстрирует значение 1/20, старый – 1/8. Прочность на изгиб обязательно учитывается в проектировании перед строительством.

Чтобы понять, какой уровень прочности на изгиб демонстрирует бетон, заливают заготовку в виде бруса с размерами, к примеру, 60 х 15 х 15 сантиметров (эталонный образец). Бетон заливают в формы, штыкуют, оставляют на несколько дней, потом извлекают из форм и дают полностью застыть в течение 28 суток при оптимальных условиях: температура минимум 15-20 градусов и влажность до 80-90%. Периодически образцы обкладывают сырыми опилками (их увлажняют регулярно) или поливают водой.

Когда заготовка полностью затвердевает, ее устанавливают на подпорки, которые находятся на определенном расстоянии, в центре же размещают нагрузку, постепенно ее увеличивая до тех пор, пока образец не будет разрушен.

Для этого может использоваться специальный гидравлический пресс. Размеры балки и расстояния между двумя подпорками могут отличаться.

При использовании бетона в строительстве обязательно оценивать его прочность, то есть способность сопротивляться разрушению, устойчивость к внутренним напряжениям, возникающая в результате нагрузок. Считается, что бетонная смесь хорошо сопротивляется сжатию - эта величина и является базовой конструктивной характеристикой материала. В ряде случаев учитывается и величина изгибающих напряжений, особенно, когда из бетона формируются дорожные или напольные покрытия.

Поведение бетона под нагрузкой - особенности

Важно определить, каким будет поведение бетона под нагрузкой. Это позволит спрогнозировать основные характеристики материала в процессе эксплуатации:

  • долговечность;
  • трещиностойкость;
  • надежность.

Оценивая разрушение бетона под нагрузкой, определяют прочность конструкции.

Виды разрушений бетона

Нагрузка на бетон может спровоцировать 2 типа разрушений:

  1. Разрушение только по раствору, зерна при этом не повреждаются. Происходит в случае, когда устойчивость заполнителя к растяжению выше, чем прочность раствора или сформированного цементного камня.
  2. Разрушение и по раствору, и по заполнителю, с разрывами зерен.
  3. Смешанные повреждения, когда на определенных участках слабее оказываются или заполнитель, или раствор.

Особенности разрушений в бетоне

То, как ведет себя бетон под нагрузкой, зависит от его исходной прочности, а на нее, в свою очередь, влияют:

  • минералогический состав в смеси;
  • тонкость помола использованных компонентов;
  • возраст поверхности;
  • условия, при которых смесь была приготовлена затвердела;
  • количество и тип введенных добавок.

Бетон под нагрузкой

Также следует понимать, что разрушения всегда постепенны и начинаются с микроскопических разрывов, но на последней стадии приобретают лавинообразный характер. Также при развитии микротрещин из-за нарушения внутренней сплошности материала увеличивается объем образца. Влияет на процесс разрушения бетонной конструкции и жидкая фаза в растворе - то есть, вода всегда снижает прочность, поскольку ослабляет формирование структурных связей в бетоне и делает развитие пластических деформаций более легким. Также в бетоне, где много воды, быстрее развиваются микротрещины, что нужно учитывать при выборе пропорций для приготовления. Степень влияния жидкой фазы зависит от того, с какой скоростью будут прилагаться нагрузки к конструкции.

Качество бетона и его работа в конструкциях и сооружениях определяются его свойствами. Важнейшее свойство материала — прочность.

Под прочностью понимают способность сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате нагрузки или других факторов. Материалы в сооружениях могут испытывать различные внутренние напряжения: сжатие, растяжение, изгиб, срез и кручение. Бетон относится к материалам, которые хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже— срезу и еще хуже — растяжению (в 5 . 50 рая хуже, чем сжатию). Поэтому строительные конструкции обычно проектируют таким образом, чтобы бетон в них воспринимал сжимающие нагрузки. При необходимости восприятия растягивающик усилий конструкции армируют. В железобетонных конструкциях напряжения растяжения и среза воспринимаются стальной арматурой, обладающей высоким сопротивлением этим видам нагрузки. Поэтому одной из важнейших характеристик бетона является его прочность при сжатии. Однако имеются отдельные типы конструкций (дорожные покрытия, полы и др ), в которых бетон должен воспринимать напряжения растяжения при изгибе. В этом случае при проектировании состава бетона исходят из необходимости получения заданной прочности бетона при изгибе или растяжении

Разрушение в физическом понимании состоит в отделении частей тела друг от друга. Дефекты в материале приводят к облегчению процесса разрушения, т. е. поних. пот прочность материала.

Особенностью поведения под нагрузкой хрупких материалов, а следовательно, и бетона является то что при сжатии они разрушаются от растягивающих напряжений, возникающие в направлениях, перпендикулярных действию сжимающей нагрузки, или от наппяя ец!ну среза, действующих по определенным плоскостям.

Прочность бетона является интегральной характеристикой, которая зависит от свойств компонентов бетона, его состава, условий приготовления, твердения, эксплуатации и испытания. В свою очередь, с прочностью бетона связан и ряд други его свойств

Для правильного проектирования бетонпы\ и железобетонных онструкнин, организации н> производства, назначения требований к бетону и контроля его качества необходимо представлять особенности поведения бетона под нагрузкой, роль методики испытаний структуры бетона при определении его прочности.

Поведение бетона под нагрузкой не тольки определяет его прочность— итоговый результат испытания, но существенно ва:« по для определения надежности работы материала в условия эксплуатации для оценки его долговечности, трешипостоГп.ости и других свойств бетона.

На основе многочисленные опытов было установлено, что при разрешении бетона наблюдаются два вида разрушения поверхности. В первом случае, когда прочность заполнителя при растяжении выше прочности раствора или цементного камня, разрушение происходит по раствору и в об\пд зерен заполнителя. Во итором случае, когда прочность заполнителя ниже прочности раствора, разрушение происходит по раствору и по зернам заполнителя. Может быть и смешанный характер разрушения, когда прочность зерен заполнителя и прочность раствора близки между собой и в разных участках структуры более прочным оказывается либо заполнитель, либо раствор.

Микроскопические и ультразвуковые методы исследований, получившие развитие в последнее время, показали, что задолго до разрушения бетона в нем образуются микротрещины разрыва, возникающие из-за неоднородности структуры бетона.

По взаимному расположению раствора и крупного заполнителя можно представить две различные схемы макрострутуры бетона последовательно и параллельно составленные. Соответственно можно различить два простейших неоднородных напряженных состояния в бетоне напряжения в составляющих структуры равны, а деформации обратно пропорциональны их модулям деформации; 2) деформации в составляющих струн туры равны, а напряжения прямо пропорциональны их модулям деформации Прочность материала в первом случае определяется прочностью более слабого элемента или сцепления между составляющими, во втором — прочностью элемента, у которого меньше предельная деформация.

Это залог успеха, ведь зачастую пытаясь сэкономить на опалубке люди используют некаственные материалы и ненадежно закрепляют опалубку, из за чего бетон вытекает наружу или в нём образуются пустоты (все наверно слышали как опалубка раскрывается розой).

Защитный слой

Это слой между арматурой и бетоном, который необходимо создать для защиты арматуры от коррозии, пренебрежение этим правилом может привести к пагубным последствиям, начиная от коррозии и заканчивая разрушением всего строения.

10 правил удачной заливки бетона Бетон, Заливка бетона, Опалубка, Вц, Длиннопост

Немаловажная вещь соблюдение пропорций - часто путают весовые(массовые) с объёмными, при их правильном соблюдений результаты могут обрадовать вас, и наоборот огорчить при их несоблюдении, ведь прочность готового бетона сильно зависит от них.

10 правил удачной заливки бетона Бетон, Заливка бетона, Опалубка, Вц, Длиннопост

Хорошо перемешивайте смесь

Тщательно перемешивайте смесь, чтобы избежать неоднородностей, которые сильно снизят прочность бетона. Специалисты не рекомендуют использовать насадку для дрели, гораздо лучше перемешивать бетон вручную (маленькими порциями для качественного перемешивания) или инструментом (например: лопата), и главное не забывайте перемешивать смесь в труднодоступных местах, таких как углы ёмкости.

Водоцементное соотношение это весовое(массовое) соотношение воды к цементу, прочность бетона почти полностью зависит от этого значения, если оно меньше чем 1 тогда все в порядке, но желательно делать не больше 0.8, если же больше чем 1, то велика вероятность пониженной прочности, бетонная смесь должна быть жёсткой. Этим правилом часто пренебрегают, и в итоге получается жижа со щебнем, что недопустимо. Да, с жёстким бетоном тяжело работать, но от этого зависит многое. С настоящим бетоном может работать только мастер, а жижу со щебнем любой залить сможет.

10 правил удачной заливки бетона Бетон, Заливка бетона, Опалубка, Вц, Длиннопост

Готовьте маленькими порциями

Рекомендуется замешивать бетон маленькими порциями для качественного размешивания и соблюдения пропорций, а потом заливать их в большую ёмкость и там постоянно перемешивать их, чтобы бетон не схватился, в таком случае качество перемешивания, а значить и бетона в целом будет прекрасное.

Вибрируйте смесь

Как только вы уложили бетон вибрируйте его стуча по опалубке снизу и/или вибратором если он есть, так как необходимо убрать воздушные «карманы» и/или пустоты, вибрируйте не только на глубине но и близко к поверхности, это очень важно. Если вы будете вибрировать бетон, его расход увеличится, но зато увеличится и качество.

10 правил удачной заливки бетона Бетон, Заливка бетона, Опалубка, Вц, Длиннопост

Соприкосновение с землёй

В местах, где бетон укладывается радом с землёй, укладывайте плёнку, чтобы земля не впитывала цементное молочко, так ка это сильно повлияет на сроки твердения.

Сроки твердения

Бетону необходимо твердеть долго – 28 суток, на этот срок действует много факторов, из которых важнейший – влага бетона, необходимо сдерживать влагу внутри, тогда он будет твердеть долго и «счастливо» а после распалубки необходимо поливать его в среднем 3 раза в день, желательно как минимум 2 раза.

10 правил удачной заливки бетона Бетон, Заливка бетона, Опалубка, Вц, Длиннопост

После как минимум 7 дней можно смело снимать опалубку, но аккуратно, чтобы не испортить ещё «недозревший» бетон и опалубку, после чего полить его.

И «на десерт» добавлю, что монтировать опалубку необходимо не только на секции, которую будут заливать бетоном сейчас, но и на других которые будут залиты потом, а делается это для того чтобы при избытке бетона его было куда девать.

Я думаю многие даже постоянно имеющее дело с ним люди не смогут сказать, "ну бетон и бетон, сначала жидкий а потом застывает в камень". Уверен многие из них даже не знают, что действительно обозначает надпись «М-400» на мешке цемента.

Пожалуй самый богатый на мифы материал.

Из чего состоит бетон ?

• Из двух основных компонентов, цемента и заполнителя.

• Воды необходимой для реакции. (образование цементного камня)

• Присадок необходимых для предания определённых характеристик (необязательно).

Заполнитель – в основной своей массе это песок и щебень в определённой пропорции, но это может быть и отдельно песок, и даже отдельно щебень.

Присадки – их очень много, они как и легирование стали парой придают бетону очень интересные свойства. Но в 98% случаев основная задача присадки - это экономия цемента. (Применяются в основном на БСУ и ЖБК), частники о них просто не знают.

Что такое бетон и роль цемента.

Сам по себе цемент (вернее цемент+вода=цементный камень) достаточно непрочный материал. Легко можно провести эксперимент взять чистый цемент добавить воды и скатать небольшой шарик диаметром до сантиметра (больше не получится он треснет) дать ему застыть и набрать прочность. Вы спокойно разломаете его пальцами.

В бетоне всю нагрузку несёт заполнитель, а цемент просто не даёт смещаться частичкам заполнителя друг относительно друга. Если бы частицы заполнителя были пригнаны друг к другу как на этой головоломке цемент вообще не был бы нужен.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

Если говорить проще.

Бетон - это смесь песка и щебня склеенная между собой цементом.

От чего зависит прочность бетона.

Заодно разоблачу очень популярный миф, что прочность бетона прямо зависит от марки цемента и является его потолком. То есть из цемента М-400 сделать бетон прочнее М-400 (B30) нельзя.

Как я уже говорил, основная задача цемента это не дать смещаться частицам заполнителя друг относительно друга. Сам по себе цемент не прочный и много не выдержит. И поэтому чем плотнее уложен заполнитель, чем лучше он соприкасается между собой тем выше прочность бетона.

Достигается это прежде всего правильным подбором заполнителя, его размерами, и правильным смешением. Если в обычном бетоне до B30 используется одна фракция (размер) щебня и одна фракция (размер) песка, да в общем не особо и важно какой.

То в более прочных бетонах, используется разный по фракции (размеру) песок ещё и определённой формы. А так же различный по фракции (размеру) и форме щебень. Поэтому получить из цемента М-400 бетон М-800(B60) реально.

Отсюда следует ещё один вывод, чем более грубая и угловатая форма у заполнителя тем выше прочность бетона. Галька и речной песок плохой выбор.

Что на самом деле значит надпись м-400 на мешке цемента.

Как писал выше, чистый цемент очень непрочный и его прочность не говорит не о чём. Поэтому в маркировке используется значение прочности пескоцементной смеси в пропорции 3:1 и 0,4 воды. Объём воды это очень важно, но об этом ниже.

Прочность бетона и вода, а так же зачем нужны пластификаторы.

Для начала один график, отображающий зависимость прочности бетона от соотношения воды и цемента по массе.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

На нём хорошо видно, как сильно падает прочность от избытка воды. То есть если смесь песка с цементом в пропорции 3:1 и 0,4 воды имеет прочность М-400, то тоже самое с 1 частью воды имеет прочность М-100, падение в четыре раза!

Физика процесса очень проста, у лишней воды которая избыточна для реакции с цементом есть ровно два пути.

1. Потихоньку испариться оставляя вместо себя пустоты, что снижает прочность.

2. Остаться на месте, и в случае замерзания разрушить вокруг себя цементный камень. Что тоже снижает прочность.

Это кстати самая частая проблема при изготовлении самодельного бетона. Ведь обычный полужидкий бетон это как раз 1:1 и есть.

1:0,4 это полусухой бетон выглядит приблизительно так, но только с щебнем.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

Конечно никакой речи о заливке его в опалубку или траншею и речи быть не может.

Способов решения тут ровно три.

1. Плюнуть на всё и заливать получившийся М75 (B5) или того хуже бетон.

2. Сыпать много больше цемента. (перерасход до двух раз)

3. Использовать присадки -пластификаторы. (самый известный С-3)

Просто факт.

Тротуарная плитка изготавливаемая методом вибропресования имеет водоцементное соотношение 1:0,25 это идеальное соотношение где вода вступает в 100% реакцию с цементом и получается самая высокая прочность и морозостойкость.

Присадки-пластификаторы – Как я писал выше основная задача таких присадок экономить цемент. То есть делать жетон «жидким» при водоцементном соотношении 1:0,4.

Принцип их действия очень хорошо может проиллюстрировать обычное мытьё рук. Помойте руки с мылом и без него. И почувствуйте разницу насколько по разному скользят руки. Пластификаторы делают тоже самое, только не с руками а заполнителем.

Набор прочности.

Материал: Бетон, как он работает ч2 Стройматериалы, Строительство, Длиннопост

Прочность бетона «1» это марочная прочность бетона, на самом деле набор прочности продолжается и далее но очень медленно и через пару лет бетон становится в 1,2-1,5 раза прочнее марки.

О чём говорит этот график ?

Он разоблачает такой забавный миф о том что бетону надо дать набрать прочность в течении 28 дней, для дальнейшей работы.

Дать конечно надо, для фундамента достаточно 1 дня летом, для перекрытий 1 недели. (0,7 прочности).

Поскольку уже через день М200 бетон набирает 0,3 прочности и становится М-75. Что уже по прочности почти кирпич. И значительно прочнее любых блоков.

Читайте также: