При сооружении бетонных конструкций следует понимать, от чего зависит прочность бетона. Существуют разные способы оценки прочностных параметров материала – от лабораторных испытаний до неразрушающих методов контроля непосредственно на месте строительства. На основании этих исследований определяются класс и марка бетона, которые имеют решающее значение при его использовании в тех или иных строительных работах. Если знать, что влияет на прочностные характеристики, можно правильно приготовить бетонную смесь и построить объект, который будет исправно служить многие десятилетия.
Деление бетонов по прочности
Прежде чем выяснить, от каких факторов зависит прочность бетона, рассмотрим классификацию материала по этому показателю. Все растворы делятся на классы и марки, которые могут приблизительно соответствовать друг другу. Класс обозначается литерой В и указывает на кубиковую прочность в МПа. Марка под буквой М позволяет определить прочностные пределы на сжатие в кгс/см². Соотношение наиболее распространенных марок и классов можно увидеть ниже.
| Класс | Марка |
| В5 | М75 |
| В10 | М100 |
| В15 | М200 |
| В20 | М250 |
| В22,5 | М300 |
| В25 | М350 |
| В30 | М400 |
Способы определения прочности
Чтобы понять, как зависит прочность бетона от времени, действующих нагрузок и других факторов, используют лабораторные испытания. Для этого изготавливают опытный образец в виде куба со стороной 150 см и подвергают его разным методам разрушающего воздействия. В частности:
- вдавливание посредством шарикового молотка и штамповки;
- отрыв и скалывание путем выдергивания из куба заранее установленного металлического прута;
- упругий отскок при помощи молотка Шмидта.
В последние годы для контроля активно применяется ультразвуковой тест. Его суть состоит в измерении времени, которое требуется для расширения акустических волн. Впоследствии полученные данные сравнивают с упругостью и плотностью материала.
Факторы, определяющие прочность бетона
В основе бетонной смеси лежат цемент, вода и наполнители. С учетом этих ингредиентов прочность бетона зависит от следующих факторов:
- активность цементного порошка;
- соотношение компонентов раствора;
- тип используемого наполнителя;
- способы замешивания раствора;
- наличие армирования;
- условия внешней среды.
Активность цемента
Одним из основополагающих факторов является активность цемента, под которой понимают предельную прочность на сжатие цементного образца возрастом 28 дней. Параметр может колебаться в зависимости от факторов следующего типа:
- химический состав (более активным является цемент, содержащий негашеную известь);
- свежесть (при применении цемента, который 3 месяца хранился во влажных условиях, прочность готового суточного образца снижается более чем на 60%);
- наличие примесей;
- тонкость помола (чем тоньше фракция, тем быстрее нарастают прочностные характеристики).
Соотношение цемента и воды
Рассматривая, что влияет на прочность бетона, надо отметить еще один важный фактор – количество воды и цемента, используемых для приготовления раствора. Чем больше жидкости, тем более смесь подвижна. При добавлении воды раствор становится более пластичным и укладывается без образования пустот, однако его прочностные параметры снижаются.
Тип заполнителя
Наполнителями могут быть материалы мелких и крупных фракций. К ним относят песок, гравий, щебенкауи др. На прочностные параметры могут влиять как форма или чистота наполнителей, так и их зерновой состав. Если зерна шероховатые, имеют неправильную форму, они лучше сцепляются с другими компонентами состава и повышают прочность материала.
Способы замеса
Конечная прочность бетона зависит от способа и качества его замешивания. Приготовление смеси выполняется путем виброактивации или мокрой активации. В первом случае все компоненты смешиваются сразу, во втором – песок добавляется по мере замеса. Важно хорошо смешать все ингредиенты, поскольку при недостаточном перемешивании прочностные параметры будут ниже.
Внешние условия
Оптимальная температура для затвердевания раствора – +15...+20℃, подходящая относительная влажность воздуха – от 90 до 100 %. При укладке смеси в таких условиях прочностные параметры конструкции повышаются вместе со временем твердения. Наибольшие значения показатель приобретает спустя 28 суток после залива.
Помимо этого, прочность бетона зависит от факторов количества азота, который используют для охлаждения смеси. Жидкий азот обычно применяют при больших объемах строительства (к примеру, при возведении тоннелей, мостов, эстакад). Необходимость его использования связана с тем, что температура таких конструкций различается внутри и снаружи, поэтому бетонный раствор может застывать неравномерно.
Поскольку цемент относится к вяжущему водного твердения, после заливки смеси необходимо обеспечить условия для ее застывания. Пока бетон не достигнет критической прочности, следует поддерживать его высокую влажность, иначе полученная конструкция будет не такой прочной, как должна быть на самом деле.
Армирование
Бетонные конструкции, которые укрепляются металлической арматурой, являются более прочными и долговечными. Как вариант, можно использовать объемное армирование, осуществляемое путем добавления разного типа фибры (например, полипропиленовой). Благодаря ее применению прочность материала существенно повышается, так как при застывании он меньше усаживается.
Кроме вышеперечисленных факторов, прочность бетона зависит от его плотности, которая может отражаться и на других качествах стройматериала (водонепроницаемости, морозостойкости). Также на прочностные параметры влияют возраст, порядок укладки (непрерывный или с перерывами), использование вибраторов. Если учитывать эти моменты, можно создать надежную и прочную строительную конструкцию, которая будет сохранять свои свойства долгое время.
