Что означает класс бетона

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

Марка бетона и класс бетона – таблица характеристик, состав, ГОСТы

Самым популярным материалом, используемым в строительных целях, является бетон. Он может применяться в изделиях (блоках, плитах и т. д.) или в качестве раствора для возведения монолитных сооружений. Действующие стандарты нормируют несколько наиболее значимых характеристик бетона. Однако его прочность относится к одним из самых важных параметров.

Что представляет собой бетон, его разновидности

Бетон, используемый в строительных целях уже несколько тысяч лет, относится к искусственным материалам. Он производится из нескольких компонентов: вяжущей составляющей, заполнителя, воды и добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, и проходит стадии формования и затвердевания.

Бетон относится к универсальным материалам, сфера использования его – чрезвычайно обширна. Он активно применяется при возведении зданий, ограждений, мостов, дорог, других видов конструкций, а также отдельных изделий, необходимых в строительстве и отделке.

Компоненты смеси, из которой получается искусственный камень (так его часто называют), должны быть грамотно подобраны, чтобы после формования и твердения характеристики материала соответствовали действующим нормативам.

Виды бетона

Сегодня производится множество видов каменного материала, что регламентирует ГОСТ 25192*2012, которые могут применяться в различных строительных областях. Классификация бетона производится по нескольким критериям. В зависимости от назначения он может быть конструкционным или специальным. Для твердения могут использоваться естественные условия или тепловая обработка. Также различается материал по истираемости, морозостойкости, водонепроницаемости.

Таблица. Марки бетона в зависимости от характеристик.

Классифицируется еще несколько разновидностей материала по ряду признаков.

Плотность бетона

В зависимости от плотности различают особо легкий, легкий, тяжелый и особо тяжелый искусственный камень. Где используются различные разновидности, наглядно показано на фото.

Тип вяжущего компонента

Наиболее распространенный материал производится на основе цемента. Он и называется часто цементобетон. Также в качестве вяжущего могут быть использованы: гипс, известь, шлак или полимеры.

Вид заполнителя

Для производства бетона применяются плотные, пористые и специальные компоненты. В зависимости от типа заполнителя производятся следующие виды строительного материала:

Структура

По тому, какую материал имеет структуру, можно выделить следующие его типы: плотный, поризованный, ячеистый и крупнопористый.

Помимо этого, бетон может быть армированным (для повышения прочности в его теле размещаются арматурные стержни или сетка). Также выпускается фибробетон. При изготовлении этого материала используются мелкие волокна (фибра), которые могут производиться из стали, полипропилена, целлюлозы, базальта, полиамида и т. д. Такие включения позволяют существенно повысить прочностные характеристики искусственного камня.

Марки и классы бетона по прочности

Основная характеристика материала – его прочность на сжатие. Для классификации бетона по прочности используются два вида нормирования: по маркам и классам.

Класс материала обозначается литерой “В” и свидетельствует о гарантированном давлении (в МПа), которое с вероятностью в 95% он может выдержать. Например, бетон класса В20 выдерживает давление в 20 МПА, при превышении его величины – он разрушается (в 5% случаев он может не достичь заявленной производителем прочности).

Цены на цемент и основы смесей

Факторы, влияющие на прочность материала

При производстве бетона крайне важно выдерживать оптимальные пропорции используемых компонентов. При превышении содержания в растворе вяжущего происходит не только существенное удорожание продукта, но и снижение его усадки, текучести и прочностных характеристик. Избыток воды, необходимой для связывания ингредиентов смеси, также приводит к потере прочности. Оптимальное водоцементное соотношение варьируется в пределах 0,5…0,9 и зависит от марки материала.

Помимо этого, на прочность бетона оказывают влияние следующие факторы.

Применение материала разных марок

Бетон может использоваться для решения различных задач.

Таблица. Области применения материала.

К какой бы разновидности бетон не относился, нормируемые характеристики у него – одни и те же.

Методика измерения прочности бетона

Способы определения прочностных характеристик материала и требования к контрольным образцам устанавливает ГОСТ 10180-2012. Для вычисления прочности бетона необходимо измерить минимальное усилие, которое способно разрушить определенный образец. При этом статическая нагрузка должна нарастать с неизменной скоростью.

От метода, используемого для определения прочностных характеристик, зависит вид контрольных образцов.

Также для определения характеристик могут быть использованы другие виды образцов: кубы, имеющие ребра размером 7 см, призмы габаритом 7 х 7 х 28 см, цилиндры, имеющие диаметр 7 см. Габариты контрольных образцов взаимосвязаны с размером использующегося в составе смеси наполнителя.

Пробы бетона (смеси), из которого изготавливаются контрольные образцы, отбираются из рабочего состава бетонной смеси. Раствор заливается в калиброванные формы, предварительно с внутренней стороны обработанные смазкой. Она не должна изменять характеристики поверхностного слоя контрольного изделия. Уплотнение смеси производится штыкованием, с применением виброплощадки или глубинного вибратора.

Важно! Если при производстве применяется специальный режим уплотнения бетона, метод изготовления образцов может быть изменен.

Режимы твердения проб различаются в зависимости от технологии, используемой при производстве. Если применяется твердение в естественных условиях, после производства образцы хранятся при температуре 20±5 градусов в формах, накрытых материалом, чтобы предотвратить испарение влаги. Распалубка изделий производится через 24…72 ч (при исследовании прочности на сжатие) или через 72…96 ч (при определении прочности на растяжение). Затем образцы продолжают твердеть при температуре 20±2 градуса и влажности 95±5%.

Контрольные образцы, твердение которых предполагается под воздействие тепла, помещаются (в формах) в специальные агрегаты: автоклав, камеру для пропарки т. д. После проведения обработки пробы освобождаются от опалубки и хранятся в нормальных условиях или отправляются на испытание.

Важно! Могут применяться и специальные условия твердения, установленные техническими условиями на производство.

Цены на модельный ряд виброплит

Проведение испытаний

Для определения прочности на сжатие образцы помещаются между плитами и к ним прикладывают (до разрушения) постоянно нарастающую нагрузку 0,6±0,2 МПа/с.

Проверка образцов на растяжение при изгибе производится в испытательных машинах при помощи возрастающей нагрузки 0,05±0,01 МПа/с.

Определение растяжения при раскалывании производится на плите испытательной машины. Испытание проводят при постоянной скорости нарастания нагрузки (0,05±0,01) МПа/с.

Испытание на осевое растяжение проводится с использованием системы захватов при постоянной скорости нарастания нагрузки (0,05±0,01) МПа/с до разрушения образца. После проведенных опытов проводится вычисление прочности образцов. Все данные заносятся в журнал испытаний.

Испытания проводятся для каждой партии изделий или конструкций.

Рекомендации по самостоятельному приготовлению бетона М 250

Для изготовления различных конструкций в частных хозяйствах обычно бывает достаточно бетона, имеющего марку по прочности М250. Ему соответствует класс В20. Такой бетон можно использовать для строительства крылец и лестниц, возведения монолитных построек, устройства парковок, фундаментов и дорожек. Характеристики материала приводятся в таблице.

Для производства бетонной смеси понадобятся:

Требования к используемым компонентам сформулированы в ГОСТ 26633-2015. Рецептура бетонной смеси зависит от марки цемента.

Таблица. Пропорции материалов в зависимости от марки цемента.

В/Ц – водоцементное соотношение, которое определяется количеством воды по отношению к массе цемента.

Соответственно, для приготовления 1 м 3 раствора из цемента М400 потребуется:

Приготовить бетон самостоятельно не сложно, если иметь в распоряжении бетономешалку.

Шаг 1. Подготавливаются ингредиенты. Особое внимание следует обратить на чистоту заполнителя. Наличие глины и других включений сказывается на качестве готового продукта самым отрицательным образом. Поэтому песок рекомендуется просеять. Также его лучше просушить, если он влажный.

Шаг 2. Включается смеситель. При его отсутствии можно смешивать ингредиенты вручную, в любой подходящей емкости, но качество приготовления смеси во вращающемся аппарате с лопастями заметно выше. Ручное перемешивание чревато получением неоднородного состава. К тому же при использовании бетономешалки существенно облегчается труд рабочих.

Шаг 3. В емкость заливается вода (она не должна содержать щелочные или кислотные включения), добавляется пластификатор и другие добавки (для повышения морозостойкости, гидрофобизаторы, регуляторы затвердевания и т. д.). Лучше немного не долить жидкости, добавив ее в конце процесса, чем сделать раствор излишне жидким. При желании можно добавить фибру, она позволит повысить стойкость материала к растрескиванию.

Цены на популярные модели бетоносмесителей

Шаг 4. Высыпается цемент.

Шаг 5. Засыпается песок, содержимое миксера перемешивается около двух минут.

Шаг 6. Добавляется щебень.

Шаг 7. При необходимости можно долить воды. Среднее время замеса составляет порядка 10 минут. Консистенция материала должна быть максимально густой.

На прочность готового продукта влияет не только качество ингредиентов и правильно организованный процесс их смешения, но и уплотнение смеси. После приготовления раствор помещается в формы или заливается в опалубку. Необходимо провести дополнительную обработку для удаления воздушных пузырьков. При производстве изделий для этого чаще всего используются вибростолы, монолитная конструкция уплотняется при помощи глубинных вибраторов или виброреек.

Важно! Заливать бетон при холодной погоде не рекомендуется. Замерзшая внутри вода может привести к разрушению конструкции. При проведении работ в теплое время следует закрыть бетонное сооружение полиэтиленом. Чтобы не появились трещины, в течение двух дней его требуется периодически увлажнять.

Как уже было отмечено, достижение бетоном полной прочности происходит через 28 дней после приготовления раствора.

Видео – Марка и класс бетона – в чем разница?

Источник