Прочность бетона на сжатие

Бетонные и железобетонные конструкции должны с запасом выдерживать расчетные нагрузки. На этапе их проектирования важно выбрать материал с подходящими физико-механическими характеристиками, в число которых входит сопротивление бетона осевому сжатию. Все виды бетонов классифицированы согласно показателю прочности.

Прочность бетона

Прочность бетона – это ключевой показатель несущей способности бетона. Ее вычисляют экспериментальным путем, определяя предел материала на сжатие – максимальный предел нагрузки, в результате которой образец начинает разрушаться.

Под расчетным сопротивлением бетона осевому сжатию подразумевают его показатель стойкости нагружающим воздействиям. Данный показатель связан с нормативными параметрами и применяется в ходе проектировочных расчетов.

До 2003 года проектировщики опирались на марки материала, но затем была введена новая классификация. Марка бетона на сжатие обозначается литерой «М» и обозначает предел прочности, выраженный в кгс/см², а класс бетона обозначается буквой «В» и выражается в МПа.

Разница заключается не только в единицах измерения. Основным различием классификаций служит гарантия подтверждения прочности материала. Марка указывает на среднее значение, а класс бетона на сжатие гарантирует, что в 95% случаев тестирования указанная прочность обеспечивается, и риск отклонения от нормативных показателей составляет не более 5%.

Действующие нормативы отражены в СП 52−101−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». Современная классификация помогает проектировать бетонные и железобетонные конструкции с оптимальными характеристиками.

Использование средних показателей прочности (марка бетона) несет в себе риск, что реальные характеристики материала окажутся ниже расчетных. Если же средние показатели использовать в качестве наименьших, для перестраховки, приходится увеличивать размеры бетонной конструкции, что ведет к ее заметному удорожанию.

Методы определения прочности

Определить осевое сжатие бетона можно двумя способами. В обоих случаях требуется сертифицированное поверенное оборудование.

Разрушающий способ

Для проведения испытаний требуется:

• пресс;
• штангенциркуль;
• лабораторные весы;
• 3-5 заранее подготовленных образцов из испытуемой партии – кубиков бетона со сторонами 100 мм.

Образцы должны быть очищены от загрязнений и иметь абсолютно ровные грани. Их поочередно устанавливают на пресс и подвергают нагрузке, фиксируя в протоколе максимальный показатель, при котором каждый из образцов начинает разрушаться. По результатам определяется среднее фактическое значение и сравнивается с нормативным и проектным показателем.

Данный метод в обязательном порядке применяется на заводах, изготовляющих ЖБИ и на строительных площадках. Лабораторные исследования разрушающим способом наиболее достоверны, полученные значения учитываются конструкторами и архитекторами.

Неразрушающий способ

Использование специального устройства позволяет проводить испытания бетона на сжатие в ситуации, когда нет возможности применить предыдущий метод. Электронный измеритель применяется для тестирования материала на месте, методом ударного импульса проверяют следующие характеристики готовых конструкций:

• прочность;
• плотность;
• упруго-пластические свойства.

Данный способ регламентируется ГОСТом 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».

Классификация и применение бетонов

Рассмотрим, как показатели сопротивления бетона сжатию влияют на сферу применения материала.  В перечне указывается класс бетона и ближайшая к нему марка прочности:

• В0,35-B2,5 (М5-М35) – подготовительные работы, конструкции без несущей нагрузки;
• В3,5-B5 (М50-М75) – подбетонка под монолитные фундаменты, обустройство подушки и установки бордюров в дорожном строительстве;
• В7,5 (М100) – аналогично предыдущему материалу, а также обустройство дорожек и отмосток, изготовление дорожных плит, заливка фундаментов, возведение малоэтажных построек;
• B10-В12,5 (М150) – изготовление конструктивных элементов (перемычек и т.д.), строительство малоэтажных построек (до 3 этажей);
• прочность бетона на сжатие В15 -В22,5 (М200-М300) – фундаменты, монолитные лестницы, площадки, подпорные стены, строительство монолитных зданий высотой до 10 этажей;
• прочность бетона на сжатие В25 -В30 (М350-М400) – монолитные фундаменты, чаши бассейнов, иные ответственные конструкции, строительство монолитных зданий высотой около 30 этажей, изготовление ЖБК для монтажа свайно-ростверковых фундаментных оснований, балок, колонн и других ЖБИ, многопустотных плит перекрытий, аэродромных плит для эксплуатации с экстремальными нагрузками.
• B35 (М450) – гидротехнические сооружения (в том числе дамбы и плотины), мостовые конструкции, изготовление ЖБИ и ЖБК со спецтребованиями к прочности, обустройство банковских хранилищ;
• B40 (М550) – использование аналогично предыдущему материалу, в просторечии именуется «бетон 500»;
• B45-В60 (М600-М800) – также применяется для строительства объектов и изготовления ЖБК со спецтребованиями.

Для создания монолитных конструкций, изготовления ЖБК и ЖБИ наиболее широко используются бетоны с прочностью на сжатие В30, В25, В15.

Заключение

Расчет бетона на сжатие – обязательный этап проектирования конструкций. Прочность материала зависит от ряда факторов, включая:

• качество, характеристики, набор и соотношение компонентов;
• условия изготовления конструкций;
• соблюдение технологии и т.д.

После изготовления ЖБК, ЖБИ или набора прочности монолитных конструкций важно проверить фактическую прочность материала.