Основной характеристикой бетона для потребителя является его прочность. Этот показатель имеет огромное, а иногда — решающее значение при проектировании здания или сооружения. Традиционно прочность обозначалась маркой, и все расчеты бетонной смеси проводились по этому показателю. Для расчетов необходимо знать марку цемента, фракцию и материал заполнителей. Но одно дело — теория, и совсем другое — практика. В последнем случае приходится иметь дело не с маркой, а с классом бетона.
Показатели
Предел прочности на сжатие показывает, какую нагрузку способно выдержать тело без разрушения. Выражен этот показатель может быть удельно (в кг/см²) и прямо, то есть в Мегапаскалях (МПа).
Расчетная величина
Учащиеся строительных техникумов на курсе материаловедения решают задачи по расчету состава строительных смесей. Упражнения не представляют для студентов какой-то сложности: в задании дается материал и фракция заполнителей, марка цемента. Остается только подставить исходные данные в формулу, чтобы теоретически получить нужный объем бетона определенной марки.
Сперва высчитывается водоцементное соотношение, затем количество щебня и песка. В конце, если нужно, указывается необходимая добавка и ее расход.
При продаже товарного бетона марку обозначают буквой М. Цифра, которая следует за ней, показывает, сколько килограммов на квадратный сантиметр может выдержать бетон без разрушения. Вот примеры:
М100 — очень слабый бетон, годящийся на бетонную подготовку под фундамент и стяжки (например, для отмостки);- М200 — такой материал можно использовать при возведении фундамента под легкие постройки, заливать им армированные конструкции, например, лестничные марши и плиты перекрытий;
- М300 — годится для монолитных конструкций; самый универсальный и активно используемый бетон;
- М350 — идет на изготовление несущих конструкций, как то: прогонов, балок, колонн;
- М400 — применяется в сооружениях, испытывающих большие динамические и климатические нагрузки, например, в мостах и плотинах.
Бетон высоких марок почти всегда содержит ингибиторы схватывания. Дело в том, что цемент связывает воду. Если цемента много, схватывание происходит очень быстро, и во избежание этого в состав вводят добавки, замедляющие процесс.
Реальное положение вещей
Схватывание — сложный процесс. Для его правильного протекания необходимо соблюдение ряда условий. Это и качество материалов, и температурный режим, и влажность. Поэтому один и тот же состав, сделанный строго по инструкции, ведет себя различно. Отклонение показателя прочности может достигать более 10%, и часто это очень существенно.
Для определения фактической прочности проводят испытания образцов. Делается это на 28 день после заливки в лаборатории — обычно в городах они присутствуют хотя бы в единственном числе. В качестве образца используется кубик со стороной 15 см. Он должен находиться в тех же условиях, что и основной массив бетона.
Марка показывает идеальное значение прочности, а если быть точными, то среднее. В реальности на процесс схватывания бетона могут оказывать влияние различные факторы, что приводит к потере качества. Вот несколько примеров:
Цемент долго хранился во влажном помещении и потерял часть активности. Если соблюдать технологию, то перед замесом надо проверить качество вяжущего, но, к сожалению, многие производители этим пренебрегают.- Песок содержал глинистые частицы, что привело к снижению прочности.
- Бетон был плохо провибрирован при укладке. Итог — воздушные полости и потеря качества.
- Бетонирование проводилось в сухих и жарких условиях, залитую конструкцию не увлажняли и не укрывали.
- Зимой не был обеспечен прогрев.
Иногда на качество бетона влияют даже небольшие погрешности, которых не избежать при изготовлении больших объемов. Поэтому несмотря на правильный расчет, реальные показатели прочности имеют разброс, и среднее его значение по статистике равно 13,5%.
Класс бетона, которым все чаще пользуются сейчас, показывает гарантированную прочность. То есть, если на бетонном изделии написана буква В и число около нее, это означает, что в результате испытаний образцов была получена именно это число, показывающее, какое давление выдерживает образец бетона. А если точнее, то хотя бы 95% таких образцов. Конечно, не все будут замешивать или покупать бетон с учетом дополнительной заливки ста кубиков. В этом случае проверку можно провести другими методами — например, при помощи ультразвука или ударного импульса.
Вопрос соответствия
Казалось бы, соответствие марок и классов бетона существует, ведь кг/см² легко перевести в МПа. На самом деле все несколько иначе.
Табличные величины и ГОСТ
Стандартизированных классов бетона больше, чем его марок. Шаг марки весьма небольшой — это более точный показатель. Вот таблица соответствия марки и класса бетона:
| класс | марка | средняя прочность, кГс/см² | отклонение марки от класса, % |
| 3,5 | 50 | 45,8 | +9,2 |
| 5 | 75 | 65,5 | +14,5 |
| 7,5 | 100 | 98,2 | +1,8 |
| 10 | 150 | 131,0 | +14,5 |
| 12,5 | 150 | 163,7 | -8,4 |
| 15 | 200 | 196,5 | +1,8 |
| 20 | 250 | 261,9 | -4,5 |
| 22,5 | 300 | 294,7 | +1,8 |
| 25 | 350 | 327,4 | +6,9 |
| 27,5 | 350 | 360,2 | -2,8 |
| 30 | 400 | 392,9 | +1,8 |
| 35 | 450 | 458,4 | -1,8 |
| 40 | 500 | 523,9 | +5 |
| 45 | 600 | 589,4 | +1,8 |
| 50 | 700 | 654,8 | +6,9 |
| 55 | 700 | 720,3 | -2,8 |
| 60 | 800 | 785,8 | +1,8 |
| 65 | 900 | 851,3 | +5,7 |
| 70 | 900 | 916,8 | -1,8 |
| 75 | 1000 | 982,3 | +1,8 |
| 80 | 1000 | 1047,7 | -4,6 |
Классы бетона в таблице взяты из ГОСТ 26633–91 , регламентирующего технические условия для тяжелых и мелкозернистых бетонов. Расчетными данными о средней прочности пользуются при проектировании, и к требуемому показателю добавляют некоторый запас.
Правомерность терминологической замены
В 2015 году таблицу из ГОСТ изъяли — она вводит человека в заблуждение. Дело в том, что класс — это фактическая характеристика, и применять это понятие к бетонной смеси просто неуместно. Когда говорят о классе, речь идет о гарантированной прочности. Если покупатель в магазине купил перемычку, установил ее в проем, нагрузил в соответствии с заявленным классом, а она треснула, продавец и производитель будут нести ответственность, так как продали некачественный товар.
Отсюда можно сделать вывод: пользоваться термином «класс» можно только по отношению к готовому бетону, причем проверенному. Продажа товарного бетона может осуществляться с указанием его марки, но никак не класса. Фактическая прочность такого бетона будет известна не ранее, чем через 28 дней, и зависит она не только от пропорций компонентов смеси, но и от соблюдения технологии ее укладки.
Несоответствие товарного бетона заявленной марке тоже можно доказать и привлечь продавца к ответственности. Но в этом случае разброс допустимого значения прочности будет больше, а у продавца могут быть вполне обоснованные сомнения в качестве укладки.
Другие параметры
Помимо прочности, на выбор той или иной бетонной смеси могут влиять и другие соображения. Так, в условиях повышенной влажности важным становится такое качество бетона, как его водопроницаемость. При эксплуатации конструкции в условиях сезонного климата важна морозостойкость материала. И водоупорные свойства, и морозостойкость повышаются вместе с прочностью.
Когда бетонная смесь заливается с помощью бетононасоса, большое значение придается ее удобоукладываемости, или подвижности. Это объяснимо: излишне жесткая смесь может вывести машину из строя. Если использовать такой показатель подвижности смеси, как осадка конуса, то минимальная ее величина должна быть 16 см, что соответствует показателю удобоукладываемости П4.
Немалое значение имеет и выбор заполнителей. Так, если нужно залить конструкцию с небольшим шагом арматуры, нужно ограничить размер фракции щебня. Бетон, эксплуатирующийся в агрессивных средах, лучше замешивать на гранитном щебне, а вот для жилых помещений от подобного шага лучше воздержаться ввиду повышенного радиационного фона, который дает этот камень.
Словом, марка и класс — это, конечно, важные характеристики, и от них строится весь расчет бетонной конструкции. Но нельзя забывать и о других свойствах бетона.
