Огнестойкость бетона: предел жаростойкости

Огнестойкость бетона: предел жаростойкости

В настоящее время не существует, наверное, ни одной области строительства, где не применялся бы бетон – это самый востребованный материал в строительной индустрии. Бетон обладает несущей способностью, не поддается коррозии, которая разрушает даже сталь. Но самые ценные свойства данного материала – высокая прочность и огнестойкость.

Бетон способен сопротивляться температуре свыше 1000 градусов по °С несколько часов подряд, выдерживает многократное замерзание и оттаивание. Под воздействием длительного интенсивного влияния огня бетон меняет свои свойства, снижаются прочностные характеристики. В зонах повреждения величина влияния огня на бетон определяется термическим анализом.

Классы и марки бетона. Сводная таблица (В-М-С).

Класс бетона (В) — показатель прочности бетона на сжатие и определяется значениями от 0,5 до 120, которые показывают выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа), с вероятностью 95%. Например, класс бетона В50 означает, что данный бетон в 95 случаев из 100 выдержит давление на сжатие до 50 МПа.

По прочности на сжатие бетоны подразделяют на классы:

• Теплоизоляционные (В0,35 — B2).
• Конструкционно-теплоизоляционные (В2,5 — В10).
• Конструкционные бетоны (В12,5 — В40).
• Бетоны для усиленных конструкций (от В45 и выше).

Класс бетона по прочности на осевое растяжение

Обозначается «Bt» и соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 и принимается в пределах от Bt 0,4 до Bt 6.

Марка бетона

Наряду с классом прочность бетона также задается маркой и обозначается латинской буквой «М». Цифры означают предел прочности на сжатие в кгс/см 2 .

Разница между маркой и классом бетона не только в единицах измерения прочности (МПа и кгс/см 2 ), но и в гарантии подтверждения этой прочности. Класс бетона гарантирует 95%-ю обеспеченность прочности, в марках используется среднее значение прочности.

Класс бетона прочности по СНБ

Обозначается буквой «С». Цифры характеризуют качество бетона: значение нормативного сопротивления / гарантированная прочность (на осевое сжатие, Н/мм 2 (МПа)).

Например, С20/25: 20 — значение нормативного сопротивления fck, Н/мм 2 , 25 — гарантированная прочность бетона fс, Gcube, Н/мм 2 .

Применение бетонов в зависимости от прочности

Средняя прочность бетона

Среднюю прочность бетона (R) каждого класса определяют при нормативном коэффициенте вариации. Для конструктивных бетонов v=13,5%, для теплоизоляционных бетонов v=18%.

R = В / [0,0980665*(1-1,64 *ν)]

где В — значение класса бетона, МПа;
0,0980665 — переходной коэффициент от МПа к кг/см 2 .

Таблица соответствия классов и марок

Все материалы, представленные на сайте, носят исключительно справочный и ознакомительный характер и не могут считаться прямой инструкцией к применению. Каждая ситуация является индивидуальной и требует своих расчетов, после которых нужно выбирать нужные технологии.

Не принимайте необдуманных решений. Имейте ввиду, что то что сработало у других, в ваших условиях может не сработать.

Администрация сайта и авторы статей не несут ответственности за любые убытки и последствия, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.

Особенности производства

Бетон В25 производится на основе портландцемента и воды. Пропорции этих двух компонентов играют решающую роль в формировании эксплуатационных характеристик материала. При недостатке жидкости бетон будет сложнее перемешивать и укладывать. Переизбыток воды приведет к созданию рыхлой структуры, образованию воздушных пузырьков в смеси и трещин – после высыхания материала. Последнее снижает несущую способность конструкций, выполняемых из бетона.

В смесь также добавляются кварцевый песок (речной или карьерный) и щебень. Речной песок предпочтительнее, поскольку он чище карьерного, а примеси неблагоприятно повлиять на схватывание готовой смеси. Щебень выбирают гранитный или гравийный, с размером гранул от 30 до 50 миллиметров. Добавление гранитного щебня способствует повышению плотности и морозоустойчивости материала.

Дополнительно вводятся ингредиенты, задача которых – увеличить пластичность (удобство использования), повысить плотность бетона В25, а также поднять морозоустойчивость и водонепроницаемость, улучшить другие свойства материала.

Цемент для изготовления бетона В25 требуется высокой прочности – не менее М400-М500. Стандартное соотношение ингредиентов при изготовлении бетона В25 – 1 часть портландцемента / 3 части щебня или гравия / 1 часть гравийного или щебневого отсева / 3 части песка (карьерного промытого или речного). Вода добавляется в объеме, который позволяет достичь заданных показателей вязкости материала. Дополнительные добавки – в соответствии с инструкцией, которую дает производитель в плане условий использования состава.

Методы измерения

Существует несколько методов определения степени истираемости бетонных поверхностей, каждый из которых имеет свои особенности, характеристики и способы исполнения. Условно их можно поделить на 2 большие группы:

В барабане истирания Применяется для конструкционных бетонных элементов (лотков, цилиндров), используемых для транспортировки жидкостей с взвешенными абразивными компонентами.

Истираемость по Бёме

Для определения степени истираемости применяется специальный аппарат Беме или круг истирания ЛКИ, конструкция котороых включает в себя диск, образец, двуплечий рычаг, шкив, противовес, счетчик оборотов, зубчатую передач и держатель. Операция заключается в закреплении образца на вращающемся диске, после чего его запускают и начинают постепенно прижимать абразивный точильный камень. Спустя определенное количество циклов.

Любая истираемость характеризуется потерей массы, выражаясь в г/см 2 , по результатам чего бетонному изделию присваивается конкретная марка G1, G2 или G3.

Истираемость по Таберу

Для процедуры используется специальная установка, которая отвечает нормам и сертификации ISO 3537 (DIN 52347, ASTM D1044). Процесс заключается в закреплении образца на диске под кругами абразивного типа, после чего диск начинает вращаться с частотой порядка 60 об/мин. При этом на испытуемый образец подается нагрузка в 250, 500 и 1000 г, в результате чего поверхность истирается, после чего мастер анализирует результат. Массу потерь определяют путем измерения объема частиц, удалённых с образца. Испытание останавливают, после чего определяют массу образовавшихся в результате этой процедуры частиц.

• При потере массы в районе 0,7 г/см 2 , бетон характеризуется как G1. При потере массы в 0,8 г/см 2 — G2, а при потере массы в 0,9 г/см 2 — G3.
• По анализу получаемых результатов определяют марки истираемости бетона, что оформляется документально, в соответствии с требованиями нормативной и технической документации.

Для проведения испытаний для определения истираемости со стороны заказчика требуется дождаться полного затвердения смеси (не менее 28 дней), после чего вырезается кусок готового покрытия и привозится на экспертизу. В ряде случаев можно воспользоваться замером по шкале Мооса, где на объект наносятся царапины специальными карандашами, после чего производятся соответствующие замеры.

Сфера применения

Бетон применяют сейчас во всех отраслях строительных работ. Бетон B30 M 400 — один из самых тяжелых типов материала. Высокие технические характеристики материала позволяют использовать его на самых ответственных государственных стройках. Особенно потребность использовать эту марку появляется при сооружении монолитных объектов, эксплуатирующихся в трудных климатических условиях, когда требуется особо строгое соблюдение норм и требований в строительстве.

Он используется при строительстве многоэтажных зданий, опорных колонн и других массивных сооружений с повышенной нагрузкой: мостов, шлюзов, плотин, коллекторов для возведения сети коммуникаций. Данная смесь используется в строительстве сооружений, испытывающих вибрацию от находящихся рядом железных дорог, поездов метро, тоннелей и больших автомагистралей.

В частном строительстве В30 используется не так часто, как в промышленном, и это можно объяснить следующими причинами:

1. Его высокой стоимостью из-за высокого содержания цемента.
2. Особой прочностью, что не требуется для бытового строительства.
3. Быстрым застыванием, что затрудняет доставку на большие расстояния.

Но нельзя сказать, что бетон повышенной прочности вообще не применяется для этих целей. Существует способ замеса раствора своими руками. Берут какое-нибудь старое корыто или другую емкость, насыпают необходимое количество песка, посередине делают бороздку, как при посеве семян, и в нее насыпают цемент. Затем все тщательно перемешивают, заливают водой и снова перемешивают.

Чуть позже досыпают щебень и все смешивают так, чтобы каждый камешек покрылся получившимся раствором. Когда масса станет совершенно однородной, по густоте напоминающей домашнюю сметану, бетон готов к работе. Здесь есть одна сложность: скорость кладки. Нужно очень быстро уложить бетон в опалубки, чтоб не затвердел. Если намечается большой объем работы (дорожка в саду, бассейн, строительство дома), то лучше использовать бетономешалку.

Особой прочностью обладают дома из бетона. Сегодня многие владельцы земельных участков выбирают для дома этот материал. Стоит отметить, что у этих домов есть свои преимущества и недостатки. К сильной стороне можно отнести высокостойкость каркаса, на основе которого возводится все остальное. Это хорошо в случае урагана, наводнения, снежной бури и т. д.

И у такого дома нет стыков, через которые обычно уходит тепло.

Кроме того, дом из бетона может выстоять на любом грунте. Неудобство состоит в том, что бетонные плиты очень тяжелые. Чтобы их поднять на высоту, потребуются леса. И еще один минус: если при постройке дома выбран метод несъемного опалубка, необходимо будет делать вытяжку, чтобы избежать повышенной влажности.

Практически при любом строительстве, будь то жилые здания, или хозяйственные постройки, используется бетон. В зависимости от вида и этапа строительства, требования, предъявляемые к строительным материалам, могут существенно изменяться. Так, например, для заливки фундаментов и возведения стен используются различные марки бетона. Марка бетона в свою очередь определяется его прочностью.
Прочность бетона – это наиболее важная характеристика, определяющая свойства и эксплуатационные качества бетонных конструкций и элементов строительных сооружений.

Знание показателей прочности бетона позволит избежать многих нежелательных последствий для строительных сооружений. Например, использование бетона, имеющего недостаточный уровень прочности, может привести к снижению эксплуатационных качеств постройки, появлению трещин, преждевременному разрушению и досрочному выходу здания из строя.
Определение прочности бетона является также обязательной процедурой для застройщиков перед сдачей здания в эксплуатацию.

Как определяется прочность бетона?

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.
Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

• Разрушающие.
• Неразрушающие.

Разрушающие методы предполагают разрушение образца, изготовленного из контрольной пробы бетонной смеси, а также взятого из бетонной поверхности при помощи алмазного бура.

При этом методе исследования происходит раздавливание кубиков или выпиленных цилиндров бетона под испытательным прессом. Нагрузка увеличивается непрерывно и равномерно до момента разрушения контрольного образца. Полученная в результате цифра критической нагрузки фиксируется и по ней происходит дальнейший расчет прочности бетона.

Разрушающий метод считается наиболее точным для определения прочности бетона. Обследование здания методом раздавливания бетонных проб, определяет прочность бетона на сжатие. Согласно действующим в настоящее время СНиПам, он является обязательным перед сдачей здания в эксплуатацию.

Неразрушающие методы не требуют получения образцов и их последующего разрушения. Испытания проводятся при помощи различных приборов и инструментов.

В зависимости от используемых приспособлений различают следующие неразрушающие методы исследований:

• частичного разрушения;
• ударного воздействия;
• ультразвукового обследования.

Метод частичного разрушения основан на местном воздействии на бетонную поверхность и приводит к незначительному ее повреждению.

Различают следующие методы частичного разрушения:

• на отрыв;
• скалыванием;
• отрыв со скалыванием.

Метод отрыва состоит в закреплении на участке бетонной поверхности металлического диска при помощи специального клея и последующего его отрыва. Усилие, необходимое для разрушения бетона при подобном методе фиксируется и используется в дальнейших вычислениях прочности.
Метод скалывания заключается в механическом воздействии скользящего характера на ребро конструкции и регистрации усилия, при котором происходит откалывание его участка.

Метод отрыва со скалыванием характеризуется большей точностью, по сравнению с остальными методами частичного разрушения. Суть его состоит в закреплении на участке бетонной конструкции анкерных устройств и последующего их отрыва от поверхности.
Методы ударного воздействия основаны на применении к бетонной поверхности силового воздействия ударного типа.

Различают 3 метода определения прочности ударом:

• метод ударного импульса;
• упругого отскока;
• пластической деформации.

Метод ударного импульса достаточно прост в использовании и состоит в регистрации силы удара и возникающей при этом энергии.

Метод упругого отскока не менее прост и заключается в определении величины отскока бойка ударника от бетонной поверхности.

Метод пластической деформации состоит в силовом воздействии на исследуемую область приборов с закрепленными на их ударной поверхности штампов шарикового или дискового типа. По глубине полученных в результате удара или давления отпечатков определяется прочность бетона.

Метод ультразвукового обследования подразумевает использование прибора, испускающего ультразвуковые волны. При этом определяется скорость ультразвука, проходящего сквозь бетонную конструкцию. Преимущество подобного метода – в возможности исследования не только поверхности бетона, но и его глубинных слоев. Недостаток – в большом проценте погрешности при расчетах.

От чего зависит прочность бетона?

В результате химических процессов, происходящих при взаимодействии бетонной смеси с водой прочность бетона в процессе его застывания увеличивается. Под влиянием различных факторов скорость химических реакций может замедляться и ускоряться. От этого же будет зависеть показатель прочности бетона.

Выделяют следующие основные факторы, влияющие на прочность бетона:

• активность цемента;
• процентное содержание цемента;
• соотношение цемента и воды в растворе;
• технические характеристики и качество наполнителей;
• качество смешивания составляющих бетонной смеси;
• степень уплотнения;
• время, затраченное на застывание раствора;
• внешние условия (температура воздуха и влажность среды);
• применение повторного вибрирования.

Наиболее важным фактором, определяющим прочность бетона, является активность цемента. Выяснена и определена прямая зависимость между активностью цемента и прочностью бетона. Чем выше активность, тем более прочными получаются бетонные изделия и наоборот, чем она ниже, тем меньше прочность и качество бетона.

Процентное содержание цемента не менее важная величина, определяющая показатели прочности. Увеличение количества цемента в смеси ведет к повышению прочности бетонных конструкций. Уменьшение – к ее снижению. При этом существует следующая закономерность: увеличение прочности происходит лишь до определенного момента. В дальнейшем показатели прочности бетона возрастают незначительно, а вот его нежелательные качества – усадка и ползучесть, увеличиваются.

Соотношение цемента и воды влияет на прочность вследствие физических особенностей застывающей бетонной смеси. Одной из них является способность бетона связывать лишь 15-25% входящей в его состав воды. В бетонном же растворе, как правило, присутствует от 40 до 70% воды, необходимой для облегчения укладывания бетона в форму. Излишек воды приводит к образованию пор в толще бетона, что ведет к снижению его прочности. Отсюда вытекает следующая закономерность: при возрастании величины водоцементного соотношения В/Ц, прочность бетона уменьшается, а при ее уменьшении – увеличивается.

Качество и свойства наполнителей также играют немалую роль в формировании прочности бетона. Наличие органических и глинистых веществ, использование мелкофракционных наполнителей, приводит к снижению прочности. Крупные фракции имеют лучшее сцепление с цементным связующим, и их использование увеличивает прочность бетона.

Качество смешивания и применение вибрирования влияет на степень уплотнения бетонного раствора. От плотности бетона зависит его прочность. Чем плотнее улеглись частицы бетонного состава, тем выше будет прочность бетона.

Внешние условия и время отвердевания бетона – еще один из факторов, определяющих показатели его прочности. Наиболее благоприятной считается температура от 15 до 20С0. Влажность воздуха при этом должна составлять от 90 до 100%. При таких параметрах среды происходит быстрое возрастание прочности бетона и увеличивается время его отвердевания. С течением времени, показатель прочности увеличивается. Его рост прекращается лишь после полного высыхания бетона или его замерзания.

Прочность бетона через 7 суток и 28 дней

Давно выяснена и рассчитана закономерность, при которой происходит возрастание прочности бетона в зависимости от времени его застывания. В соответствии с ней наибольший показатель предела прочности – 100%, бетон набирает на 28-е сутки застывания. На 7-е сутки бетон показывает 60-80% своей потенциальной прочности. На 3-и сутки соответственно 30%. По ГОСТу, именно в эти дни рекомендовано производить испытания бетонных кубиков.

Изменение прочности бетона с течением времени происходит по следующей логарифмической зависимости:
Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28, где Rb – прочность бетона, n-количество дней, а lg-десятичный логарифм возраста бетона.
Расчет прочности по формуле дает лишь приблизительные показатели прочности. Важно учесть также, что подобным образом можно определить прочность бетона начиная с 3-х дневного возраста.

Прочность бетона по маркам

Марка бетона указывает предел его прочности на сжатие и выражается в кгс/см2 (килограмм-силы на см2). Обозначается она буквой М, а цифра после буквы указывает среднее, приблизительное значение прочности.
В строительстве чаще всего используются бетоны следующих марок: М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500.

Показатели прочности бетона по маркам:

• М100 — показатель прочности равен 98,23 кгс/см2
• М150 – от 130,97 до 163,71 кгс/см2
• М200 – 196,45 кгс/см2
• М250 – 261,93 кгс/см2
• М300 – от 294,68 до 327,42 кгс/см2
• М350 – от 327,42 до 360,18 кгс/см2
• М400 – 392,9 кгс/см2
• М450 – 458,39 кгс/см2
• М500 – 523,87 кгс/см2

Марка бетона и его прочность зависит от количества цемента, входящего в его состав. Чем больше содержание цемента, тем выше будет марка и наоборот, чем ниже марка, тем меньше цемента содержит бетонная смесь.

Применение бетона в зависимости от его прочности

Наиболее важной характеристикой бетона является его прочность на сжатие, определяемая маркой бетонной смеси. Для каждого вида строительных работ используются свои марки бетона.

Бетон марки М100 – разновидность легких бетонов. Применяется на начальных этапах строительства, для подготовки основания под фундамент, заливкой монолитных стен, перед арматурными работами, а также в дорожном строительстве при устройстве бордюров.

М150 – имеет несколько более высокую прочность, поэтому помимо подготовительных работ, может использоваться для стяжки пола, устройства пешеходных дорог. Возможно его применение в качестве фундамента при строительстве малоэтажных построек. Так же, как и марка М100, является одним из видов легких бетонов.

М200 – наиболее часто используемая в строительстве марка. Обладает достаточно высоким показателем прочности и применяется практически на всех этапах строительных работ. Бетоном, имеющим такую марку, заливают фундаменты, площадки, пешеходные дорожки. Используют его и для устройства лестниц и лестничных пролетов, а также возведения несущих стен. При строительстве дорог, бетоном марки М200 формируют подушку под бордюр.

М250 – охватывает сферу применения предыдущей марки. Однако вследствие более высокой прочности может также применятся в производстве плит для перекрытий при возведении малоэтажных зданий.

М300 – не менее популярная марка в строительстве, чем бетон марки М200. Из него изготавливаются блоки несущих стен, плиты перекрытий, лестницы, заборы. М300 используется для заливки монолитных фундаментов, площадок и в других подобных работах.

М350 – имеет достаточно высокую прочность. Область применения – изготовление фундаментных плит при возведении многоэтажных зданий, плит перекрытий и опорных балок. Используют марку М350 в монолитном строительстве, при изготовлении аэродромных плит, опорных колонн, бассейнов и подобных изделий.

М400 – сфера применения — изготовление ЖБИ, строительство гидротехнических сооружений и зданий, несущих повышенную, по сравнению с жилыми постройками, нагрузку. Это могут быть многоэтажные торгово-развлекательные комплексы, аквапарки и так далее.

М450 – применяется при возведении плотин, строительстве дамб и метро.

М500 – основная сфера применения – гидротехнические сооружения и железобетонные конструкции.

Проверяют не только то, что называют пределом прочности, но и остальные характеристики стали, например, твердость. Испытания проводят следующим образом: в образец вдавливают шарик или конус из алмаза – наиболее прочной породы. Чем крепче материал, тем меньше след остается. Более глубокие, с широким диаметром отпечатки остаются на мягких сплавах. Еще один опыт – на удар. Воздействие оказывается только после заранее сделанного надреза на заготовке. То есть разрушение проверяется для наиболее уязвимого участка.

Все категории записаны в нормативных документах – ГОСТах, по ним все российские предприниматели изготавливают любой металлопрокат и прочие металлические изделия. Вот соответствие обозначения и параметра в таблице: