Прочность бетона, от чего она зависит

Прочность бетона – важнейшая характеристика, которая определяет долговечность конструкции, надежность и эксплуатационные свойства материала. Перед началом строительства необходимо знать требуемую прочность (ГОСТ 18105-2018) для каждой части объекта. Определить ее можно по марке (М) – средний предел прочности на сжатие (кгс/см2) после 28 суток твердения, которая указывается на упаковке. Еще есть показатель, более точно характеризующий смесь - класс (В). Зависит от специфики производства раствора и может отличаться для разных марок.

Классификация бетона по прочности

Чтобы не переплатить за избыточные характеристики или не попасть в ситуацию, когда недавно залитая дорожка начинает крошиться под ногами, обратите внимание на рекомендации по использованию марок бетонных смесей в строительстве:

• М50–100 - самый непрочный бетон, используется для ненагруженных (малонагруженных) конструкций.
• М150 - используется для стяжки пола, заливки площадок и дорожек с небольшой проходимостью, для легкого фундамента.
• М200–250 - материал с большей прочностью. Используется для заливки бетонных полов, отмостков, лестничных пролетов, дорожек. На устойчивом грунте при низком уровне грунтовых вод из него монтируется фундамент ленточного типа.
• М300 - считается лучшей маркой при обустройстве основания дома в малоэтажном строительстве. Прочность, устойчивость к влаге делают М300 востребованным при заливке дорожек, игровых площадок, обустройства стоянок автомобилей, заборов, лестниц и подпорных стенок.
• М350 - для повышенных нагрузок. Применяется при изготовлении ЖБИ, чаш фонтанов и бассейнов, возведения монолитных фундаментов, колонн, перекрытий и стен.
• М400–550 - дорогой и очень прочный бетон, используется в промышленном строительстве: взлетные полосы, мосты и др.

Применению марок бетонной смеси при бытовом строительстве

Для забора, если основание свайное, достаточно бетона марки М100–150. Для ленточного фундамента под ограждение – не ниже М200. Если забор массивный, подойдет М300 и выше.

Для отмостков - нагрузки небольшие, но при выборе смеси нужно учитывать влаго- и морозостойкость бетона. Лучшим вариантом считаются М200–М300. Основание не просядет, не пойдет трещинами, надежно защитит фундамент.

Для стяжки пола. М100 лучше использовать в небольших помещениях и при монтаже систем теплого пола. М200 – универсальное решение, полы служат десятилетиями. При большой проходимости, интенсивном перемещении грузов подходит М250 и выше.

Для фундамента дома. При обустройстве ленточного основания для «подушки» подходит М100–М150. Марка М200 – для одноэтажного строения. Если возводится двухэтажный дом, рекомендуется брать М300. Он считается в малоэтажном строительстве универсальным, характеризуется оптимальным соотношением прочности и цены. Если фундамент свайный, ленточно-столбчатый, нужно выбирать М250. При строительстве на суглинках предпочтительнее М300 или М400.

Для гаража. Марка выбирается исходя из характеристик почвы, материала стен. Чем гараж массивнее, тем выше должна быть марка бетона. Для металлического бокса, из шлако- или пеноблоков рекомендуется М200. Для кирпичного и пола в гараже – не ниже М300.

Какая прочность бетона бывает

• Расчетная. Характеристика задается при проектировании. Бетон за 28 суток должен набрать прочность не ниже расчетного значения.
• Критическая. Показатель, достигаемый бетоном через 7 суток после заливки. При этом значении прочности он становится инертным к негативным воздействиям внешней среды.
• На изгиб. Способность ЖБ плиты без армирования не разрушаться при изгибе. Значение этого показателя обычно составляет 10–15% от прочности на сжатие.
• На разрыв. Устойчивость к растяжению материала.
• На сжатие. Важнейшая характеристика при строительстве домов, чтобы блоки не начали крошиться под весом друг друга.

Что влияет на прочность бетона

1.      Активность (класс) цемента - основной показатель для классификации вяжущего вещества. На него влияет ряд факторов:

Тонкость помола

Чем мельче помол сыпучих фракций в смеси, тем лучше идет процесс гидратации – взаимодействия с водой, выше прочность получаемого бетона.

Срок изготовления цемента

«Свежесть» вяжущего вещества имеет большое значение. В процессе хранения продукт подвергается влиянию внешней среды. Достаточно месяца, чтобы цемент быстротвердеющий стал обычным.

Особенности клинкера

Клинкер – промежуточный продукт, получаемый при производстве портландцемента. Образуется путем высокотемпературной обработки известняка и глины. От его химического состава напрямую зависит активность вяжущего вещества. Например, негашеная известь дольше сохраняет активность цемента.

2. Процентное содержание цемента. В цементно-песчаной смеси (ЦПС) должно быть определенное количество вяжущего вещества. Увеличение его доли оказывает отрицательное влияние на бетон. Образующееся «цементное тесто» дает большую усадку. Как результат – разрушение структуры, большие внутренние напряжения и трещины в бетоне. Снижаются его прочность и долговечность.

3. Соотношение цемент/вода. Излишек воды повышает расстояние между частичками цемента, раствор разжижается. В дальнейшем при испарении влаги образуются микропустоты, прочность искусственного камня снижается. Недостаток воды затрудняет течение химических реакций. В результате процесс гидратации получается неполным, что не обеспечивает требуемой прочности бетона.

Что делать, если раствор нужен пожиже, а воду лить нельзя? В этом случае используются пластификаторы. Их использование избавляет от необходимости доливать воду.

Что дают пластификаторы

• Раствор легко укладывается. Его уплотнение требуется лишь в отдельных случаях.
• Обеспечивается надежность скрепления бетона с металлической арматурой.
• Повышается подвижность раствора.
• Достигается экономия цемента (до 20%).
• Повышается прочность.
• Предотвращается расслаивание смеси, увеличивается продолжительность ее «жизни». Появляется возможность перевозки на отдаленные стройплощадки без потери качества.

Правильно выбранный пластификатор улучшает свойства бетонного раствора, например, устойчивость к отрицательным температурам и способен придать активность даже «старой» смеси.

4. Заполнители. В зависимости от использованного заполнителя (гравий, щебень и песок) составы бетона подразделяются на тяжелые и мелкозернистые. На прочность искусственного камня влияет материал заполнителя, например, щебень гранитный лучше карбонатного (известнякового).

5. Особенности приготовления. На прочность будущего бетона оказывает влияние, выбранный метод активации цемента. Перемешивание в сочетании с вибрацией (вибрационный метод) повышает взаимодействие смеси с водой. Ее активность возрастает на 35±5 %.

При “мокром“ методе в бетономешалку загружают все компоненты смеси за исключением песка. Вода добавляется частично. За несколько минут работы машины крупные фракции заполнителя еще больше измельчают частички цемента. Потом постепенно добавляются песок и вода. Так можно повысить активность вяжущего вещества и «реанимировать» цемент с истекшим сроком годности.

Прочность получаемого бетона зависит от того, как ведется бетонирование, с перерывами или непрерывно. Поддержание высокой влажности заливки предотвращает его высыхание. Он хорошо набирает прочность при содержании влаги 95±5 %. Температура окружающей среды около +20 0С считается оптимальной для твердения заливки. Летом бетон необходимо защищать от перегрева. При отрицательных температурах наоборот – необходимо подогревать.

Наличие металлической арматуры в структуре бетона увеличивает его прочность. Объемное армирование с использованием фибры может использоваться как основное или добавочное к традиционной методике. Оно минимизирует усадку бетона, повышает прочность, делает камень устойчивым к растрескиванию.