Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Классификация и область применения бетона

Как материал для железобетонных конструкций бетоны классифицируют по нескольким признакам — по основному назначению, виду применяемых для их изготовления вяжущих, виду заполнителей и по структуре (табл. 1.1). Кроме приведенной классификации, бетоны подразделяют по условиям твердения: естественного твердения, подвергнутые тепловой обработке при атмосферном давлении и подвергнутые автоклавной обработке.

Бетоны по своей структуре используют четырех видов:

1. Плотной структуры — бетон, у которого всё пространство между зёрнами крупного и мелкого (или только мелкого) заполнителя заполнено затвердевшим вяжущим и порами вовлечённого воздуха, в том числе образованных за счёт применения добарок, регулирующих пористость бетонной смеси и бетона.

2. Поризованной структуры — бетон, у которого всё пространство между зёрнами крупного заполнителя заполнено затвердевшим вяжущим, поризованными пенообразугощими или газообразующими добавками.

3. Ячеистой структуры — бетон, состоящий из затвердевшей смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и искусственных равномерно распределённых пор в виде ячеек.

4. Крупнопористой структуры — бетон, у которого пространство между зёрнами крупного заполнителя не полностью заполнено мелкими заполнителями и затвердевшим вяжущим.

Наименования бетонов определённых видов должны включать, как правило, все классифицирующие признаки. Признаки, не определяющие бетон данного вида, в его наименование можно не включать. При необходимости уточнения характеристик бетонов в их наименованиях следует указывать конкретные виды вяжущих, заполнителей или условия твердения.

Для бетонов, включающих наиболее часто применяемые сочетания признаков, приняты следующие наименования: тяжёлый, лёгкий, ячеистый, силикатный (плотный и ячеистый).

В последнее время получает распространение мелкозернистый бетон плотной структуры (на цементном вяжущем и мелком плотном заполнителе — песке) при любых условиях твердения. В тех регионах страны, где отсутствует крупный заполнитель, применение такого бетона может быть экономически более выгодным, несмотря на некоторый повышенный расход цемента по сравнению с обычным тяжёлым бетоном. Группы бетона в зависимости от крупности песка и условий твердения указаны в табл. 1-2.

Рекомендуемые области применения лёгкого бетона плотной структуры приведены в табл. 1.3, поризованного и крупнопористого — в табл. 1.4, основные виды ячеистого бетона и рекомендуемые области его применения — соответственно в табл. 1.5 и 1.6.

В современных нормах проектирования термины “лёгкий бетон” и “поризованный” используют соответственно для обозначения лёгкого бетона плотной структуры и лёгкого поризованной структуры на пористых заполнителях (со степенью поризации свыше 6%).

Автоклавный ячеистый бетон, как правило, применяют в ограждающих конструкциях II и III степени долговечности, безавтоклавный — III степени долговечности.

В помещениях с влажным и мокрым термовлажностным режимом допускается применять конструкции из ячеистого бетона только трёх видов: пенобетона, газобетона, газокукермита.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от их назначения и условий работы устанавливают показатели качества бетона, именуемые классами и марками. Определение понятий “класс бетона” и “марка бетона” приведено в ГОСТ 25192-82. Бетоны. Классификация и общие технические требования.

Классы бетона назначают по прочности на осевое сжатие и осевое растяжение, марки — по морозостойкости, водонепроницаемости и плотности.

Класс бетона по прочности на сжатие В определяют гарантированным сопротивлением сжатию (МПа) эталонного образца-куба, испытанного согласно требованиям государственных стандартов, со статистической обеспеченностью 0,95 или её гарантированной доверительной вероятностью 95% (не менее 95% испытанных образцов должны иметь прочность не ниже В). Класс бетона по прочности на сжатие — основная характеристика бетона и его следует указывать в проектах во всех случаях. До недавнего времени в качестве такой характеристики использовали марку по прочности на сжатие, которую также определяли сопротивлением сжатию эталонного образца. Переход от марки бетона к его классу можно осуществить заменой размерности кгс/см2 на МПа и умножением марки на коэффициент (1 - 1,645 и); здесь v = S/Rm — усреднённый коэффициент изменчивости прочности бетона; S — среднеквадратичное отклонение прочности бетона в серии образцов.

СНиП 2.03.01-84* устанавливают следующие классы бетонов по прочности на осевое сжатие:
тяжёлый (обычный) бетон — В3,5; В5; В7,5; BIO; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;
мелкозернистый бетон группы А — В7,5; B10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40;
то же, группы Б — В7,5; B10; В12.5; В15; В20; В25; В30; то же, группы В — В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; лёгкий бетон плотной структуры — В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40;
поризованный бетон — В2,5; В3,5; В5; В7,5; крупнопористый бетон — В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; ячеистый бетон — Bl; Bl,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; B10; В12,5; В15. Класс бетона по прочности на растяжение Bt определяется гарантированным сопротивлением осевому растяжению, МПа, контрольных образцов, испытанных согласно требованиям государственных стандартов, с обеспеченностью 0,95. Класс бетона по прочности на растяжение следует назначать в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение (например, в бетонных плитах, где прочность элемента на действие изгибающих моментов или растягивающих сил зависит от прочности бетона на растяжение) и её контролируют на производстве.

По прочности на осевое растяжение установлены следующие классы тяжёлого (обычного), мелкозернистого и лёгкого бетонов — Bt0,8; Btl,2; Btl,6; Bt2,0; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2. Для других видов бетонов классы по прочности на осевое растяжение не предусмотрены.

Снижение величины коэффициента и позволяет заводам, выпускающим продукцию с высокой однородностью бетона, принимать среднюю прочность бетона ниже проектной и тем самым повышать рентабельность производства.

Марка бетона по морозостойкости F определяется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания в увлажнённом состоянии, которое выдерживают контрольные образцы, изготовленные и испытанные согласно требованиям государственных стандартов. Поскольку с каждым циклом прочность бетона падает, контрольная величина прочности принята равной 85% от первоначальной. Указанную марку бетона следует устанавливать для конструкций, подверженных периодическому воздействию отрицательных температур.

По морозостойкости бетона установлены следующие марки: тяжёлый (обычный) и мелкозернистый бетоны — F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;
лёгкий бетон — F25; F35; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;
ячеистый, поризованный и крупнопористый бетоны — F15; F25; F35; F50; F75; F100.

Марка бетона по водонепроницаемости W определяется максимальным давлением воды (кгс/см2), при котором за определённый промежуток времени (обычно 24 часа) не наблюдают её просачивания через контрольные образцы, изготовленные и испытанные согласно требованиям действующих государственных стандартов. Данную марку бетона назначают для конструкций, к которым предъявляют требования водонепроницаемости, или для конструкций, к бетону которых предъявляют требования по плотности.

Для тяжёлого (обычного), мелкозернистого и лёгкого бетонов установлены следующие марки по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12. Для других видов бетонов указанные марки не предусмотрены.

Марка бетона по средней плотности D определяется по фактическим значениям показателя массы в единице объема (кг/м3) образцов, изготовленных и испытанных согласно требованиям действующих государственных стандартов. Данную марку следует назначать в случаях, когда к бетону, кроме конструктивных, предъявляют требования теплоизоляции.

По средней плотности (объёмной массе) установлены следующие марки:
тяжёлый (обычный) бетон — D2300; D2400; D2500;
мелкозернистый бетон — D1800; D1900; D2000; D2100; D2200; D2300, D2400;
лёгкий бетон - D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800; D1900; D2000;
ячеистый бетон — D500; D600; D700; D800; D900; D1000; DllOO; D1200;
поризованный бетон — D800; D900; D1000; D1100, D1200; D130C; D1400.

Марка бетона по самонапряжению Sp представляет собой значение предварительного напряжения в бетоне, МПа, создаваемого в результате его расширения при наличии продольной арматуры в количестве 1%. Данную марку назначают в случаях, когда эта характеристика главенствующая и её величину контролируют на производстве. Для бетона на напрягающем цементе установлены следующие марки по самонапряжению: Sp0,6; Sp0,8; Spl; Spl,2; Spl,5; Sp2; Sp3, Sp4.

Введение классов B50, B55 и B60 для тяжёлого (обычного) и мелкозернистого (группы В) бетонов, а также классов В35 и В40 для лёгкого открывает возможность значительного уменьшения поперечных сечений элементов тяжелонагружепных конструкций. Рост стоимости значительно отстает от роста прочности, поэтому во многих случаях повышение класса бетона весьма целесообразно.

В соответствии с решением Международной организации по стандартизации (ISO) при разработке отечественных норм проектирования для испытания бетона в качестве эталонного образца принят куб размером 150 х 150 х 150 мм, что отражено в ГОСТ 10180-78*. Именно к этому эталону относят теперь класс бетона по прочности на сжатие.

Срок твердения (возраст) бетона, отвечающий его классу по прочен пости на сжатие, как правило, принят равным 28 суткам. Если известны сроки фактического нагружения конструкций, способы их возведения, условия твердения бетона и сорт применяемого цемента, допускается устанавливать класс бетона в большем или меньшем возрасте. При этом для массивных монолитных бетонных и железобетонных конструкций необходимо всегда учитывать возможный реальный срок приложения к ним проектных нагрузок.

Для сборных железобетонных конструкций помимо класса бетона следует также устанавливать максимальную и минимальную отпускную прочность бетона, т. е. прочность в момент отпуска конструкции с завода, контролируемая по той же методике, что и класс бетона. Неоправданное завышение этого параметра ведет к значительному увеличению складских территорий или к удорожанию конструкций вследствие увеличения расхода цемента, времени тепловой обработки, её режима и т. д., а занижение может привести к повреждению конструкции во время транспортирования, монтажа или начальной стадии эксплуатации.

Для точного определения отпускной прочности, необходимо знать состав бетона, режим тепловлажностной обработки, условия перевозки и монтажа, характер приложения нагрузок. В реальных условиях на стадии проектирования указанные параметры определить практически невозможно, поэтому отпускную прочность бетона в элементах наиболее часто применяемых сборных конструкций устанавливают государственные стандарты на сборные изделия.

Для железобетонных элементов и конструкций не допускается применение тяжёлого (обычного) и мелкозернистого бетона классов по прочности на сжатие ниже В7,5 и лёгкого бетона классов по прочности на сжатие ниже В3,5 для однослойных конструкций и ниже В2,5 для двухслойных.

Для железобетонных элементов и конструкций из тяжёлого и лёгкого бетонов, рассчитываемых на воздействие многократно повторных нагрузок, а также для железобетонных сжатых стержневых элементов из тяжёлого, мелкозернистого и лёгкого бетонов следует принимать класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно нагруженных сжатых стержневых элементов из указанных бетонов (например, для колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, колонн нижних этажей производственных зданий) — не ниже В25.

Для обеспечения надежной анкеровки напрягаемой арматуры предварительно напряжённых элементов из тяжёлого (обычного), мелкозернистого и лёгкого бетонов класс бетона, в котором расположена напрягаемая арматура, следует принимать не ниже указанного в табл. 1.7.

Для предварительно напряжённых элементов устанавливается передаточная прочность бетона. Этим термином обозначают прочность бетона к моменту его обжатия, которую определяют в соответствии с требованиями государственных стандартов и контролируют по той же методике, что и класс бетона. Этот параметр нормируется для обеспечения надёжной передачи предварительного напряжения арматуры с упоров на бетон и улучшения сцепления арматуры с бетоном в момент отпуска натяжных устройств.

Передаточная прочность бетона назначается не менее 11 МПа, а при стержневой арматуре классов A-VI, Ат-VI, At-VIK И At-VII, высокопрочной арматурной проволоке без анкеров и арматурных канатах — не менее 15,5 МПа. Кроме того, передаточная прочность должна составлять не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие.

При расчёте железобетонных конструкций в стадии предварительного обжатия расчётные характеристики бетона принимают как для класса бетона, численно равного передаточной прочности бетона (по линейной интерполяции).

В конструкциях, испытывающих воздействие многократно повторных нагрузок, анкеровка арматуры должна быть особенно надёжной. Поэтому для таких конструкций минимальные значения класса, приведенные в табл. 1.7, при проволочной напрягаемой арматуре и стержневой напрягаемой классов A-IV и Ат-IV, At-IVC И At-IVK всех диаметров, а также классов А-V и Ат-V диаметром 10.. 18 мм следует увеличивать на одну ступень (5 МПа) с соответствующим повышением передаточной прочности бетона.

При проектировании отдельных видов конструкций возможно снижение минимального класса бетона на одну ступень (5 МПа) против приведенного в табл. 1.7 с соответствующим снижением передаточной прочности бетона.

При проектировании ограждающих однослойных сплошных конструкций, выполняющих функции теплоизоляции, допустимо при относительной величине обжатия бетона obp/Rbp не более 0,3 использовать напрягаемую арматуру класса A-IV диаметром не более 14 мм при классах лёгкого бетона В7,5...В12,5, при этом передаточная прочность бетона Rbp должна составлять не менее 80% класса бетона. Для железобетонных конструкций, подвергнутых воздействию многократно повторных нагрузок, а также предварительно напряжённых пролётом более 12 м при армировании проволочной арматурой классов B-II, Bp-II, К-7 и К-19 мелкозернистый бетон не применяется.

Класс мелкозернистого бетона по прочности на сжатие, используемого для защиты от коррозии и обеспечения сцепления с бетоном напрягаемой арматуры, расположенной в пазах и на поверхности конструкции, должен быть не ниже В 12,5, а для инъекции каналов — не ниже В25.

Для замоноличивания стыков железобетонных конструкций класс бетона по прочности на сжатие устанавливается в зависимости от условий работы соединяемых элементов, но принимают не ниже В7,5. В сборно-монолитных конструкциях, состоящих из сборных предварительно напряжённых элементов и монолитного (дополнительно уложенного) бетона, для замоноличивания стыков сборных элементов класс бетона по прочности на сжатие должен быть не ниже, чем класс бетона стыкуемых элементов, если указанные элементы хотя бы частично попадают в сжатую зону конструкции; во всех прочих случаях — не ниже класса монолитного бетона, укладываемого по сборным элементам.

Марки бетона по водонепроницаемости и морозостойкости бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от режима их эксплуатации, значений расчётной зимней температуры наружного воздуха в районе строительства и класса зданий по степени ответственности принимаются не ниже указанных в табл. 1.8, 1.9 и 1.10. Для лёгких бетонов марки по средней плотности назначаются в соответствии с табл. 1.11.

Для замоноличивания стыков элементов сборных конструкций, которые в процессе эксплуатации или монтажа могут быть подвержены воздействию отрицательной температуры наружного воздуха, применяются бетоны марок по морозостойкости и водонепроницаемости не ниже принятых для стыкуемых элементов.

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции, Киев, 2001

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????