Как определяют прочность цемента

Прочность бетона (на растяжение, при сжатии): от чего зависит, как определить

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.

Общие сведения

Определение прочности бетона проводиться только после наблюдения показателей, что определяют механические характеристики смеси. Среди основных типов макроструктуры бетона выделяют плотную, плотную с пористым заполнением, ячеистую и зернистую структуры. В зависимости от нее и будет определяться способность будущего устройства конструкции выдерживать нагрузки и оказывать им сопротивление.

Прочность цементной смеси также зависит от следующих факторов:

• качества и активности вяжущих элементов;
• структуры бетона и гранулометрического состава заполнителей;
• их формы, размеров и прочности;
• количества воды на единицу объема.

Не стоит забывать и о степени уплотнения смеси, уходе за ней. Хорошему цементу можно не только «похвастаться прочностью». Он не должен крошиться, трескаться, колоться или расслаиваться. В первую очередь при выборе бетонной смеси советуем обратить внимание на ее состав. Помните, чем выше марка выбранного материала, тем большие нагрузки сможет выдерживать строение. Да, за такой продукт придется заплатить больше, но помните, на безопасности и сроке службы будущего строения экономить нельзя.

Также в бетоне должны присутствовать модификаторы, это специальные вещества, которые увеличивают прочность и скорость застывания смеси в конструкциях. Для хорошей устойчивости бетонной конструкции ее нужно дополнительно армировать. Армирование – это погружение металлических прутов или проволок в бетонный материал.

Не стоит и забывать про условия, в которых происходит заливка бетонного раствора. Позаботьтесь о подходящей температуре и влажности воздуха, теплоизоляции. Бетон должен не быть переувлажненным, но также не высохнуть слишком быстро. Нужно определить оптимальное время, чтобы цемент успел качественно прореагировать с водой.

Методика определения прочности бетона

При промышленном производстве бетона или ЖБИ проводятся лабораторные исследования, выясняющие точную прочность бетона. Методы определения прочности регламентируются ГОСТами и СНиПами. Различают методы разрушающего и неразрушающего контроля. Первые считаются более точными, но их далеко не всегда можно применить на практике.

Связано это с тем, что разрушающие испытания требуют наличия анализируемого образца, извлечь который без нарушения целостности конструкции не представляется возможным. Поэтому чаще используют неразрушающие способы, основывающиеся на анализе показаний измерительных приборов.

1 Марка и класс

Основной характеристикой стройматериала является его класс (марка). Как правило, специалисты акцентируют внимание именно на марке при покупке материала. Что касается остальных параметров, таких как устойчивость к влаге, подвижность или морозостойкость, то в данном случае они играют второстепенную роль.

Так или иначе, прочность бетона при сжатии является достаточно изменчивой характеристикой – на протяжении процесса затвердевания она нарастает. К примеру, через два дня прочность будет одной, спустя неделю этот параметр изменится, через еще несколько месяцев он будет еще выше.

В этом случае многое зависит от температуры и погоды в целом, немаловажную роль играют и добавки, используемые для производства состава. Как правило, требуемая прочность бетона по расчетам приобретает нужный показатель спустя 28 дней – именно это время позволяет как следует застыть материалу. По утверждению специалистов, набор прочности бетона осуществляется на протяжении многих лет.

Определение прочности бетона производится в зависимости от класса или марки бетона по прочности после технологических экспериментов. Марка стройматериала обозначается комбинацией символов м-100, м-200, м-300 и т.д., маркируется она пределом прочности в кгс/с м² .

На сегодняшний день многие строители все чаще используют такую характеристику, как класс. В общем данный показатель практически не отличается от марки по прочности, но здесь есть небольшие моменты. При обозначении марки в технических документациях обычно используется среднее значение показателя прочности, а вот класс обозначает тот же самый показатель, только с гарантированной обеспеченностью. Таблица, опубликованная ниже, демонстрирует класс бетона по прочности на сжатие. Прочностной параметр измеряется в МПа:

Таблица соотношения прочностных характеристик бетона при сжатии

Сама процедура проверки производится при помощи специализированного устройства (пресса) путем диагностики состояния кубиков, сделанных из бетона и выдержанных на протяжении четырех недель.

1.1 Марка и класс бетона — в чем разница? (видео)

Способы проверки прочности

Есть несколько вариантов, некоторые из них требуют лабораторных исследований, другие же проверяются непосредственно на месте возведения бетонных конструкций и не имеют разрушающих последствий. То есть по характеру воздействия способы делятся на разрушающие и неразрушающие варианты.

Способ №1 – разрушение

Если выбор неразрушающих методов происходит, основываясь на предпочтениях застройщика, то разрушающие прописаны в СНиП и относятся к обязательным. Для исследования берется либо специально приготовленный для этого бетон, либо же его выкалывают из уже построенной конструкции. Метод основывается на сжатии/раздавливании кубиков с непрерывным увеличением нагрузок.

Способ №2 – неразрушающие способы

Включают следующие методы:

• упругий отскок;
• отрыв;
• ударный импульс;
• скалывание;
• отрыв со скалыванием;
• пластическая деформация.

Для перечисленных испытаний используются приборы, работающие за счет механического принципа действия. Прочность определяют, основываясь на показателе глубины внедрения в материал.

1. Молоток Физделя. Принцип действия: по удару молотком и образовавшейся лунке (ее глубине) определяют прочность бетона. Место, на котором проводят эксперимент должно быть очищенным от отделочных материалов: шпатлевки, штукатурки, окрасочного слоя. Удар локтем должен наноситься до 12 раз, каждый из них на расстоянии 3 см от предыдущего. Измерение диаметра лунки происходит посредством штангенциркуля с точностью до 0,1 мм. Берется средний диаметр отпечатка и определяется тарировочная кривая. Последняя основывается на диаметре вмятин и лабораторных исследованиях образца, взятого из строения или же изготовленного по аналогичным технологиям.
2. Молоток Кашкарова. Он образовывает после удара два отпечатка. Один будет виден на конструкции, которую исследуют, второй же останется на эталонном стержне. Далее происходит сравнение диаметров двух отпечатков. Соотношение диаметров зависит от прочности материала. Скорость удара и его сила неважны для данного метода.
3. По принципу упругого отскока работает несколько приборов, одни из них: пистолет ЦНИИСКа, склерометр КМ, молоток Шмидта и др. Измерение автоматизировано (взвод и пуск бойка осуществляются автоматически), достаточно добиться соприкосновения поверхности с ударником. Результаты исследования появляются на шкале прибора.
4. Метод «на отрыв со скалыванием» определяет прочность материала непосредственно в теле бетонных элементов. Используют анкерные устройства, которые имеют три типа, отличающиеся способом установки. Главное условие для всех – отсутствие в испытуемой зоне арматуры.

Первые два метода основаны на свойствах пластической деформации.

Отдельно от всех по своему принципу действия стоит неразрушающий способ – исследование ультразвуком. Основа данного метода – связь между скоростью распространения ультразвука по материалу и прочности последнего. Можно установить сухой контакт, либо же использовать вязкие материалы наподобие солидола.

Кроме прочности, ультразвуковые волны определяют однородность бетона, модули упругости, местонахождение дефектов. Данный метод считается одним из наиболее точных.

Активность цемента

Прочность бетона напрямую зависит от степени активизации цемента. Чем активность вещества выше, тем прочнее бетон. Но в то же время нужно учитывать, что наиболее активный цемент:

• чувствителен к действию углекислоты, содержащейся в воздухе;
• в большей степени подвержен влиянию влаги из окружающей среды;
• теряет свою активность при хранении.

Чем меньшие в объеме частицы цемента, тем быстрее они теряют свою активность. Поэтому тонкомолотые цементы нужно не только, как можно скорее употребить в дело, но и тщательно упаковывать и следить за температурным режимом, влажностью в помещении, где они хранятся.

Прочность бетона и марки

Марка – это и есть показатель прочности, отображенный в кгс/кв. см – предельной способности материала выдержать определенные силы при сжатии. Буква М на маркировки бетона означает марку, а цифра возле нее – приблизительный показатель прочности, который колеблется в пределах 10-35 кгс/см 2 . Для строительства жилых помещений стоит использовать марки от М 100 до М 500.

Факторы, влияющие на прочность цемента

Активность и прочностные характеристики зависят от некоторых факторов.

Условия хранения

При длительном хранении цемента активность постепенно снижается. Скорость изменения зависит от условий хранения. Обнаруживается такая динамика снижения параметра:

1. Сухой закрытый склад при хранении материала в водонепроницаемых мешках — активность не изменяется в течение 1 месяца, через 2 месяца уменьшается на 4-5%, через 3 — на 8-9%, через 4 — на 12-16%;
2. Сухое помещение, но обычные, бумажные мешки — через 1 месяц снижение составляет 4-6%, через 2 месяца — 9-11%, 3 — 13-15%, 4 — 18-22%;
3. При повышенной влажности или хранении в насыпном виде — через 1 месяц — на 10-12%, 2 месяца — 15-17%, 3 — 19-23%, 4 — 24-28%.

В зависимости от срока и условий хранения, реальная марка цемента снижается на порядок. Так через 3 месяца материал марки М400 может превратиться в М300.

Состав материала

Активность любого цемента существенно зависит от вида и количества добавок, наличия примесей, состава и концентрации клинкера. Так при наличии кальцитов и кварца показатель снижается, а при повышенном содержании алюминатов и алита — повышается. Щелочные добавки способны влиять на скорость кристаллизации, причем и в сторону замедления, и в сторону ускорения. Для повышения прочности в цемент добавляется клинкер.

Дисперсность частиц

Она определяется степенью помола компонентов. Мелкодисперсный порошок значительно быстрее вступает в химическую реакцию по своему объему, что повышает активность. При крупном помоле прочность набирается дольше, а ее величина понижена.

Существует также взаимосвязь активности с удельным весом (плотностью) цемента. С повышением этого показателя она возрастает.

От чего зависит прочность?

Класс бетона В15 и марка М200 обозначает стойкость к сжатию 15 МПа и предел прочности 200 кгс/м2.

При изготовлении бетонных изделий рекомендуется придерживаться всех стандартов и правильной технологии производства. Требуемая прочность бетона приобретается через 1 месяц после заливки. При этом в течение этого времени должен быть обеспечен надлежащий уход. Для ускорения набора необходимых характеристик используют способ пропаривания бетона. Факторы, влияющие на прочность в бетонных конструкциях выделяют такие:

Прочность изготавливаемого материала зависит от марки цемента, а также качества и количества воды.

• активные свойства вяжущего компонента;
• объем воды в растворе и ее качество;
• степень уплотнения;
• температура и влажность внешней среды;
• марка выбранного бетона;
• режимы обработки;
• однородность смешивания компонентов смеси.

Таблица зависимости класса бетона от прочности:

Заключение

Одной из главных характеристик цемента и растворов на его основе является прочность сухого остатка после смешивания сырья с водой. На предприятиях проводятся лабораторные испытания каждой партии. Образцы спустя 2, 7, 28 дней или после процедуры пропаривания помещают под специальный гидравлический пресс.

На основе полученных результатов материал относят к тому или иному классу. Повысить прочность, чтобы не переплачивать за композит более высокой марки, можно с помощью присадок. Пластификаторы на строительной площадке заменяют жидким мылом или стиральным порошком эконом-класса.