Что означает класс бетона по прочности

Марка и класс бетона: в чем разница?

Можно просто сказать, что марка – это средняя прочность бетона, а класс – это обеспеченная прочность бетона. Разберем подробно, что же это такое, какие между ними отличия и какие есть тонкости и нюансы.

Для того, чтобы разобраться, что же такое марка и класс бетона, в чем их отличие, мы должны понимать, что же такое прочность бетона, и как она определяется.

Прочность бетона – это величина, которая показывает, какую нагрузку может выдержать образец бетона не разрушаясь. Для того, чтобы посчитать прочность бетона, его заливают в специальную форму, оставляют в покое на 28 суток, в течении которых он набирает 100% прочность. Затем бетон достают из формы и подвергают испытаниям.

На выходе получается кубик бетона со сторонами 10х10х10см. Его помещают под пресс, сжимают его и при некоторой нагрузке кубик бетона разрушается.

Испытание кубика бетона на сжатие под прессом

Для простоты эксперимента возьмем 5 образцов. Мы имеем 5 одинаковых кубиков с размерами 10х10х10см. Каждый из них мы помещаем под пресс и разрушаем. Получается 5 различных величин — для каждого кубика своя определенная прочность.

Допустим, мы имеем следующие прочности кубиков бетона:

183; 190; 210; 225; 231

Для того, чтобы определить марку бетона, нам нужно найти среднее значение этих величин. Для этого их нужно все сложить и разделить на 5:

(183+190+210+225+231) / 5 = 215 кг/см 2

Однако, при расчете любых строительных конструкций из бетона, обязательно используется его класс прочности. Использовать терминологию «марка бетона» на строительной площадке является признаком плохого тона.

Что такое марка и класс бетона, в чем разница между маркой и классом, что же такое обеспеченность можно объяснить на следующем примере.

Допустим, вы продаете какие-то бетонные изделия, например, столбы, которые имеют среднюю прочность 100 кг. То есть, 100 кг – это марка вашего столба. Однако, на 1 тысячу столбов имеется один столб с прочностью 50 кг (самый слабый) и один столб с прочностью 150 кг (суперпрочный).

И распределение прочности остальных столбов от минимального до максимального носит характер нормального распределения. Этот характер распределения можно описать с помощью графика функции f(x):

График функции f(x) описывает характер нормального распределения прочности изделий от минимального до максимального

Функция – это связь между величинами.

Перед вами стоит задача, какую прочность заявить для вашей продукции? Существует несколько вариантов.

Первый вариант: вы заявляете среднюю прочность, то есть 100 кг. Получается, поскольку данная функция носит абсолютно симметричный характер, то половина столбов у вас будет прочнее среднего значения, а половина наоборот, менее прочная. То есть, половина всей вашей продукции будет отбракована, и это ведет к разорению бизнеса.

Второй вариант: вы назначаете для своей продукции минимальную прочность – 50 кг. И в принципе все хорошо, прочность всех ваших столбов удовлетворяет заявленной, то есть, больше минимального значения. Но плохо то, что вы намеренно занизили характеристики, а значит и стоимость вашей продукции.

Существует третий, компромиссный вариант: использовать обеспеченную прочность. Что же это такое?

Для начала вспомним, в чем состоит геометрический смысл определенного интеграла. Определенный интеграл равен площади S между графиком подинтегральной функции f (x) и осью ОХ от точки а до точки в:

Геометрический смысл определенного интеграла

Если вернуться к нашему примеру и представить, что площадь всей фигуры (то есть интеграл этой функции от минус бесконечности до плюс бесконечности) равна 1:

то класс прочности, ее обеспеченная прочность – это та отсечка, от которой площадь этой фигуры в правую сторону (интеграл от x до +∞) равен нашей обеспеченности:

Если у нас обеспеченность равняется 95% или t = 0,95, то площадь фигуры от отсечки в точке х должна равняться как раз 0,95.

На нашем примере пусть x = 80 кг. 95% столбов имеют прочность выше, чем класс данного столба, то есть, выше, чем 80кг. И лишь 5% (маленький участок слева на графике) имеет прочность ниже, чем 80 кг.

Существует еще один момент: если мы возьмем один какой-то состав бетона и отдадим его на несколько различных предприятий, то марка бетона по этому составу будет одна и та же, но класс бетона для каждого производства будет свой. То есть, класс бетона – это статистическое понятие.

Первый вариант: допустим, вы изготавливаете бетон при помощи бетономешалки. Естественно, у вас функция нормального распределения будет широкая. То есть, у вас разброс свойств будет очень большой.

Функция нормального распределения свойств бетона при изготовлении в бетономешалке

Второй вариант: возьмем какой-нибудь среднестатистический завод. У него марка бетона будет та-же самая, но разброс свойств, а значит и функция будет более сжатая.

Функция нормального распределения свойств бетона при изготовлении на среднестатистическом заводе

Третий вариант: возьмем высокотехнологичный завод, где мытый заполнитель, где все очень точно взвешено. И здесь разброс свойств будет минимальным, функция будет иметь очень сжатый вид, хотя марка опять же М300.

Функция нормального распределения свойств бетона при изготовлении на высокотехнологичном заводе

Средняя прочность для каждого вида производств – одна и та же. Соответственно, одна и та же марка бетона.

Теперь определим класс прочности для каждого из производств.

Для ручной бетономешалки разброс достаточно широкий, поэтому отсечка, которая определяет 95% будет стоять далеко от середины, и при этом класс будет В22,5:

Марка и класс бетона при производстве бетона ручной бетономешалкой

Для среднестатистического завода отсечка уже будет стоять ближе к середине, и здесь класс бетона уже будет, к примеру, В25:

Марка и класс бетона при изготовлении бетона на среднестатистическом заводе

Для высокотехнологичного завода отсечка будет практически приближаться к марке, и она будет, к примеру, В27,5:

Марка и класс бетона при изготовлении бетона на высокотехнологичном заводе

То есть, три разных производства, одна марка и разные классы. Класс – это статистическое понятие, и для расчета конструкций используется именно класс.

В странах СНГ класс бетона определяется по формуле:

В = М (1 – v ∙ t),

где: М – марка бетона;

v – коэффициент вариации, по техническим условиям = 13,5%;

t – обеспеченность = 95%;

В = М (1 – 0,135 ∙ 0,95) =0,87 М

Соответственно, переходный коэффициент от марки к классу будет около 0,87.

Получается, что для того, чтобы определить класс прочности не надо заморачиваться ни с какой статистикой, нужно просто открыть таблицу и сопоставить с нашей маркой класс бетона.

Марка и класс бетона по прочности на сжатие

То есть, мы упускаем сам смысл класса бетона. Естественно, такой коэффициент не будет устраивать те предприятия, которые выпускают стабильно качественную продукцию. Если у них коэффициент вариации не 13,5, а 5%, то фактически класс прочности бетона может соответствовать марке. Например, М300 и класс В30.

Но на наших предприятиях обычно не ведется серьезная статистическая работа, и класс бетона не назначается исходя из конкретных статистических данных. Поэтому пользуются «древними» таблицами, которым уже более пятидесяти лет.

Следует сказать, что класс и марка цемента и класс и марка бетона — это разные понятия. У цемента разница между классом и маркой состоит лишь в единицах измерения: марка М – кгс/см 2 ; класс В – МПа.

1 кг / см 2 = 0,1 МПа

или 1 МПа = 10 кг/см 2

При испытании цемента его прочность должна быть не ниже, чем марка или класс в соответствующих единицах измерения.

У бетона принципиальная разница в понятиях марки и класса.

Обеспеченность для класса нашего бетона составляет 95%, но это не значит, что 5% конструкций будет отбраковано.

Если бетон М350, то его класс по таблице В30. По своду правил для железобетонных конструкций нормативное сопротивление R_b,n для класса В30 составляет 22 МПа. А расчетное сопротивление R_bt, исходя из которого уже рассчитываются конструкции составляет 17 МПа.

Получается, что фактически расчетное сопротивление почти в два раза меньше чем средняя прочность бетона. По большому счету — огромный запас при расчете железобетонных конструкций. Если еще добавить коэффициенты ответственности здания, коэффициент условия работы, коэффициент надежности по нагрузке, то по факту железобетонные конструкции имеют запас прочности от 20 до 50%.

Для каменных и армокаменных конструкций: при определении расчетного сопротивления кладки используется марка раствора и марка кирпича. Почему марка раствора, а не класс, ведь раствор по большому счету — это тот же бетон, только мелкозернистый.

Дело в том, что кирпич – это мелкоштучная продукция, и в огромном массиве стены этих кирпичей тысячи. А значит, не имеет значение, какой разброс свойств у них. В огромном массиве их прочность усреднится. Поэтому как раз при определении сопротивления кладки используется марка.

Тогда возникает вопрос: почему у газобетона есть и класс, и марка? Это же штучный материал, у которого должна быть только марка, без класса. Но, например, у стенового блока газобетона марка М35, а класс — В2,5.

У той же самой теплой керамики, у нее только марка, классов нет. Почему так? Этому есть логичное объяснение. В современном домостроении из газобетона уже могут изготавливаться какие-то конструкции, например, панели перекрытий.

Если у нас кирпичи будут из бетона, и мы из этих кирпичей будем возводить стену, то для определения сопротивления этой стены мы будем использовать марку бетона.

На строительной площадке не используется понятие марка бетона. Единственное свойство, которое однозначно определяет прочность бетона – это его класс.

Источник

Классы и марки бетона: таблица, разница понятий, способы проверки

Несмотря на то что на строительном рынке практически ежегодно появляются новые материалы, у одного из них до сих пор нет ни одного конкурента. Это всем известный бетон, без которого не обходится любая стройка. Для каждого этапа строительных работ предназначается свой вид смеси, все они имеют разный состав, пропорции сырья и, соответственно, характеристики. Основными показателями, свидетельствующими о качестве раствора, считаются классы и марки бетона: таблица соответствий — то, с чем необходимо познакомиться всем, кто собирается заняться строительством какого-либо объекта. Прочность на сжатие — основополагающее свойство, именно его отражает как класс, так марка.

Бетон и его применение

Это искусственный материал, состоящий из вяжущего вещества, заполнителя, разнообразных добавок, улучшающих характеристики камня, и воды. Сфера применения универсальной смеси невероятно широка: ее используют при строительстве зданий — для сооружения разных видов фундаментов, для возведения стен, перекрытий, колонн.

Незаменим главный стройматериал для сооружения ограждений, дорог и тротуаров, мостов, для изготовления таких же искусственных камней для строительных и отделочных работ. Чтобы получить материал, соответствующий действующим нормативам, все компоненты для состава тщательно подбирают, высчитывают и соблюдают пропорции, не отступают от технологии изготовления.

В строительстве всегда используют качественный бетон высоких марок, а также специальные смеси, имеющие целый список необходимых показателей. К ним относится долговечность, малоподвижность, морозостойкость, жаростойкость, минимальная усадка, способность противостоять растрескиванию, атакам влаги.

Основное применение бетона — использование для монолитных либо сборных бетонных (железобетонных) конструкций. Каждый вид строительных работ подразумевает свой вид смеси — соответствующего класса, марки. Нужные характеристики раствора определяют еще на стадии проектирования объекта.

Классы и марки бетона

Прочность материала на сжатие определяют с помощью пресса, в котором «давят» небольшие бетонные кубики. Чтобы найти искомое число, усилия пресса делят на площадь каменной грани, на которую оказывают давление. Главная характеристика выражается сразу двумя величинами — классом и маркой бетона. Поэтому необходимо понять, в чем их разница.

Класс (В3,5-В40) — гарантированная прочность бетонного кубика на сжатие — выдерживаемое им давление. В этом показателе, выражающемся в МПа (мегапаскали), учитывается неоднородность прочности материала, поэтому допускается доля вероятности разрушения — 5%. Например, класс В40 в состоянии выдержать проверку давлением в 40 МПа.

Все испытания проводят на контрольных образцах, достигших возраста 28 суток. Класс используют, если необходимо произвести расчеты прочности. Марка смеси необходима для определения характеристик и свойств благодаря соотношению ингредиентов. Первый, «классный» показатель можно приблизительно перевести в «марочный»: для этого используют коэффициент 13,5.

Необходимо знать, что марки бетона допускают некритические отклонения гарантированной прочности в ту либо иную сторону. Например, устойчивость к давлению в МПа у марки М350 бывает разная — В25 и В27,7. Несмотря на небольшую разницу, все же лучше ориентироваться именно по классу, а не по марке. Он указывает гарантированные цифры, она — только среднее значение.

Есть мнение, что при приготовлении бетонной смеси самостоятельно лучше придерживаться следующего правила: необходимо взять цемент такой марки, который вдвое выше марки требуемого бетона.

Что влияет на прочность?

Эта характеристика зависит от компонентов, от точного следования технологии приготовления смеси.

При значениях ниже нуля процесс затвердевания практически останавливается. Чтобы понизить предел замерзания для воды, используют специальные морозостойкие присадки. Если обеспечены идеальные условия, то через неделю бетон набирает около 70% (по некоторым данным — до 90%) необходимой прочности. Однако чтобы полностью соответствовать своему классу, ему требуется не менее 28 дней.

Выбор марки бетона: зависимость от работ

Бетон классифицируют по использованию для смеси различных вяжущих компонентов. Растворы бывают асфальтными, гипсовыми, глиняными, известковыми, полимерными, силикатными или цементными.

Разновидности бетона

Добавление различных наполнителей позволяет получить смеси разных видов.

Все виды бетона делят на водонепроницаемые, огне- и морозостойкие, жесткие либо пластичные. На последние характеристики влияет степень густоты раствора.

Классы и марки бетона

Чтобы выбрать идеальную смесь, нужно знать, какие классы/марки необходимы для конкретной работы. Самый прочный бетон, используемый в строительстве, — М500, однако далеко не во всех случаях его применение целесообразно. Чтобы знать, чем руководствоваться при выборе, лучше изучить следующую таблицу:

Бетоны марок М100, М150 относятся к легким (тощим) смесям, серьезные нагрузки для них запрещены. М200 и М250 во многом похожи: они имеют достаточно высокую прочность на сжатие, по последний вид более надежен, поэтому его применяют даже для сооружения плит перекрытий, но только тех, на которые не будет возлагаться большая нагрузка.

М300 «специализируется» на любых видах оснований для зданий, используется для строительства стен, площадок и заборов. М350 уже имеет достаточную прочность для применения его для обустройства плитных фундаментов многоэтажных домов, для изготовления многопустотных плит перекрытия, несущих колонн, чаш бассейнов, дорожных плит аэродромов.

М400 менее популярен из-за высокой цены. Сфера его «деятельности» — строительство банковских хранилищ, развлекательных, торговых центров, крытых бассейнов, аквапарков. М450 помимо цены имеет еще один недостаток — он довольно быстро схватывается, поэтому его применение ограничено, но используют эту марку для тех же целей, что и М400. Бетоны М500 и М550 очень надежны, но для строительства зданий их не применяют. Их «ниша» — ЖБИ и конструкции спецназначения, гидротехнические сооружения.

Если в планах небольшая хозяйственная постройка, то можно обойтись невысокой маркой бетона — М200. Когда «замышляют» строительство жилого здания, имеющего несколько этажей, приобретают более надежную смесь — М250 либо М300.

Второстепенные качества

Водонепроницаемость, морозостойкость — еще пара необходимых характеристик, на них нужно обращать внимание. Первый показатель обязательно учитывают при строительстве подземных либо гидротехнических сооружений. Второй определяет долговечность строения, возведенного в умеренных или холодных климатических зонах. Эти важные параметры зависят от класса, а также от марки бетона. Чем он прочнее, тем выше способность камня противостоять влаге и морозам.

Водонепроницаемость обозначается буквой W (от W2 до W20), она показывает максимальное давление воды, которое в состоянии удержать поверхность конструкции. Морозостойкость — F (50-300). Последние цифры — количество циклов заморозки-размораживания, после которых материал не теряет своих свойств. Обе характеристики можно улучшить, если использовать специальные добавки.

Подвижность бетона (П1-П5), которую проверяют усадкой конуса, характеризует способность раствора растекаться только благодаря собственному весу. Это качество зависит от марки цемента, пропорций смеси, фракции, а также от формы, чистоты наполнителей, качества всех компонентов и добавок.

Как проводят испытания?

Методы измерения прочности бетона, требования к тестируемым образцам устанавливает ГОСТ. Для вычисления значения используют минимальное давление, которое приводит к их разрушению. При любых проверках давление на бетон возрастает с неизменной скоростью. Методов есть несколько, каждый из них требует определенной формы образцов.

Цилиндр с диаметром 100-300 мм и куб с различной длиной ребер (от 100 до 300 мм) используют для определения прочности — на растяжение при раскалывании и на сжатие. Для проверки прочности на осевое растяжение берут цилиндры, высота которых вдвое больше диаметра, или призмы, имеющие квадратное сечение – от 100х100х400 до 300х300х1200 мм. Последние образцы также используют для проверки прочности на растяжение при раскалывании и изгибе.

Для определения свойств могут быть взяты и другие виды:

Габариты напрямую зависят от размеров заполнителя, используемого в разных видах бетонных смесей. Пробы берут из рабочего состава, затем заливают в смазанные калиброванные формы. Уплотняют массу тремя способами — штыкованием, с помощью виброплощадки либо глубинным вибратором.

Условия, в которых происходит отвердевание испытуемых образцов, зависит только от способа производства. Если искусственные камни проходят процедуру набора прочности в естественных условиях, то их хранят в накрытых материалом формах при температуре 20-25°.

Распалубку производят по-разному для каждой проверки. Для определения прочности на сжатие изделия извлекают спустя 24-72 часа. Для исследования прочности на растяжение ждут дольше — 72-96 часов. Извлеченные образцы оставляют твердеть при влажности от 95 до 100%, при температуре 20-22°.

Образцы, которые должны доходить до кондиции в других условиях, помещают в камеры для пропарки, автоклавы и т. д. После обработки их извлекают из опалубки, затем либо оставляют храниться в нормальных условиях, либо отправляют на испытания, так как иногда проводят промежуточные тесты прессованием — на третий, седьмой день и через 2 недели. Дополнительные проверки дают возможность получить предварительное заключение, но окончательный тест на 28-й день всегда завершает ряд исследований.

Альтернативная проверка на прочность

Если пресса нет на строительной площадке, то изготовленные образцы передают в лабораторию. В этом случае можно получить абсолютно все данные о характеристиках материала. Когда такую цель не ставят, используют альтернативный вариант: это специальный прибор — молоток Шмидта, второе его название — склерометр.

Способ исследования основан на определении прочности материала с помощью метода упругого отскока. Металлический боек ручного инструмента ударяет по образцу с заданной силой, затем отскакивает вверх. Расстояние это фиксирует склерометр. Как правило, проводят несколько проверок, результат — их среднеарифметический показатель.

Этот метод не может поспорить в полном изучении характеристик с лабораторными работами. Точность здесь зависит от качества поверхности, плотности массы, от толщины образца. Однако прибор позволяет определить данные на месте производства. Если аппарат исправен, то погрешность измерений не выходит за пределы 5%.

В частном строительстве важен не только класс или марка бетона. В этом случае главное — строгое соблюдение технологии приготовления смеси, корректно сооруженная опалубка, правильная укладка в нее раствора. Однако экономия на строительных материалах далеко не лучшая идея: всегда рекомендуют выбирать ту марку, которая гарантирует незыблемость конструкции.

Окончательно разобраться в разнице между классом и маркой бетона поможет это популярное видео:

Источник