Марка бетону (Держстандарт 10180-90)

Маркою бетону за міцністю називають округлену до найближчого встановленого нормативним документом меншого значення середню границю міцності при стиску, кгс/см² (МПа) стандартних зразків-кубів з ребром (7, 10, 15, 20 і 30 см) у віці 28 доби, які зберігалися до випробування в нормальних умовах (температура 20±3°С, відносна вологість навколишнього повітря 95±5%).

Обладнання і матеріали: форми металеві, вібромайданчик, прес гідравлічний, кельма, лінійки металеві, металевий стрижень діаметром 16 мм.

Випробування. Для визначення марки бетону виготовляють зразки-куби, розміри яких залежать від найбільшої крупності зерен заповнювача. Зразки виготовляють в розбірних формах.

Форми перед укладанням в них бетонної суміші очищують, робочі поверхні форми змазують мінеральним маслом. Форми заповнюють бетонною сумішшю шарами висотою не більше 100 мм. Кожний шар ущільнюють штикуванням металевим стрижнем по спіралі від країв форми до її середини. При цьому одне штикування приходиться на 10 см² відкритої поверхні зразка.

При рухливості бетонної суміші менше 10 см або жорсткості менше 11 с форму з сумішшю жорстко закріплюють на вібромайданчику і додатково ущільнюють вібрацією до повного ущільнення, яке характеризується припиненням осіданням бетонної суміші, вирівнюванням її поверхні, появою на неї тонкого шару цементного тіста та припиненням виділенням бульбашок повітря.

При жорсткості бетонної суміші 11 с і більш на формі закріплюють насадку. Бетонну суміш ущільнюють вібрацією з навантаженням 4±0.5 кПа. Вібрують зразки до припинення осідання навантаження плюс додатково 5-10 с.

Після закінчення ущільнення бетонної суміші верхню поверхню зразка загладжують кельмою врівень з краями форми.

Виготовлені зразки зберігають у формах, вкритими вологою тканиною або іншим матеріалом, що виключає випаровування вологи з бетону. Температура повітря приміщення де зберігаються зразки повинна бути 20±5°С. Термін зберігання повинен складати не менше 24 годин для бетонів класу В7,5 (М100) і вище; 48 годин – В5 (М75) і нижче, а також для бетонів з добавками, що сповільнюють їх твердіння в ранньому віці. Потім зразки бетону звільнюють від форм, маркірують і зберігають у камері нормального твердіння над водою при температурі 20±3°С і відносної вологості повітря 95±5%.

Перед випробуванням зразки оглядають. Зразки, що мають тріщини, околи ребер глибиною понад 10 мм, раковини діаметром більш 10 мм і глибиною більш 5 мм, а також сліди розшарування та недоущільнення бетонної суміші випробування не підлягають.

При випробування зразки укладають боковою поверхнею на плиту преса. Навантаження при випробуванні повинно зростати безперервно і рівномірно зі швидкістю 0,6±0,2МПа за секунду до зруйнування зразка, тобто до зменшення показань робочої стрілки – силовимірника.

Границю міцності при стиску зразка R_ст визначають з точністю до 0,1 МПа за формулою (2.8):

(2.8)

де F - руйнівна сила, Н; S - середня площа робочого перерізу зразка, м²; a - масштабний коефіцієнт; K_w - поправочний коефіцієнт, що враховує вологість бетонного зразка.

Границю міцності бетону при стиску обчисляють як середнє арифметичне границі міцності трьох зразків однієї серії. Якщо найбільший і найменший результати випробування серії з трьох зразків відхиляються більш ніж на 15% від середнього показника, їх вилучають.

Масштабний коефіцієнт a для стандартних зразків-кубів з ребром 150 мм дорівнює; при довжині ребра 70, 100, 200, 300 мм відповідно 0,85; 0,91; 1,05; 1,10.

Коефіцієнт K_w для важких бетонів приймають рівним одиниці.

Результати випробувань заносять до табл. 2.4.

Таблиця 2.4

Значення границі міцності при стиску зразків-кубів бетону у віці 28 діб

№ п.п.	Розміри зразка, м	Площа робочого перерізу, S, м2	Руйнуюча сила, F, Н	Масштабний коефіцієнт, a	Поправочний коефіцієнт, Кw	Міцність при стиску, МПа
а	b	зразка, Rст,	середня,
1.
2.
3.

Після випробування контрольних зразків на міцність у випадку необхідності в розрахунок складу вносять корективи. Після цього перераховують лабораторний склад бетону на виробничий з урахуванням вологості заповнювачів, а також проводять розрахунок дозування складової бетонної суміші на один заміс бетонозмішувача певного об’єму з урахуванням знайденого коефіцієнта виходу бетону b.

Проектні марки важкого бетону: 5(50); 7,5(75); 10(100); 15(150); 20(200); 25(250); 30(300); 35(350); 40(400); 45(450); 50(500); 60(600); 70(700); 80(800) МПа (кгс/см²).

Для конструкцій, які проектуються з урахуванням вимог міцність бетону характеризується класами. Клас бетону визначається величиною гарантованої міцності з забезпеченістю 0,95. Бетони поділяються на класи: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20, В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

Для переходу від класу бетону В до середньої міцності (МПа) при нормативному коефіцієнті варіації 13,5% слід застосовувати формулу .

3. ЛЕГКИЙ БЕТОН

Для виготовлення легких бетонів використовують природні (пемза, попіл, вулканічні туфи і лави тощо) і штучні (керамзит, шлакова пемза, аглопорит, спучений перліт і вермикуліт тощо) пористі заповнювачі. Найбільш поширений серед легких бетонів керамзитобетон, що виготовляється на крупному заповнювачі – керамзитовому гравію. При цьому для конструкційних бетонів марок 150 і більше, с середньою густиною в сухому стані 1400- 1800 кг/м³ у якості дрібного заповнювача використовують щільний кварцовий пісок. Для конструкційно-теплоізоляційних бетонів марок 25-100, з середньою густиною 500-1400 кг/м³, як дрібний заповнювач застосовують пористі піски, отримані подрібненням керамзитового гравію, або суміш пористих пісків зі щільним кварцовим.

3.1. Розрахунок складу керамзитобетону на щільному піску

Існують кілько способів добору складу легких бетонів. Визначення складу розрахунковим методом (наприклад, в проектних роботах) за допомогою монограм або таблиць допускається лише для здобуття затрат матеріалів на 1 м³ бетону.

При масовому виробництві виробів і конструкцій склад легкого бетону визначається тільки розрахунково-експериментальним методом. Спочатку визначають попередній склад бетону, а потім уточнюють його за допомогою пробних замісів. Попередній склад керамзитобетонів визначають у наступній послідовності.

3.1.1 Користуючись таблицями 3.1-3.3 визначають марку цементу, марку керамзиту за міцністю та його середню та насипну густини.

Таблиця 3.1

Марки цементів, що приймаються для виготовлення керамзитобетону

Таблиця 3.2

Рекомендовані характеристики керамзиту
в залежності від проектної марки керамзитобетону

Таблиця 3.3

Залежність необхідної насипної середньої густини крупного
керамзитового заповнювача від проектної середньої густини бетону у сухому стані

3.1.2. За таблицею 3.4 і 3.5, з урахуванням коефіцієнтів, наведених у таблиці 3.6, встановлюють орієнтовану витрату цементу.

Таблиця 3.4

Орієнтовні витрати цементу марки 400 для конструкційно-теплоізоляційного бетону на пористому дрібному заповнювачі

Примітка: 1. Як дрібний заповнювач застосовують пористі піски, отримані подрібненням крупного заповнювача. 2. Витрати цементу вказані для легкого бетону на пористому заповнювачі крупністю до 40 мм.

Таблиця 3.5

Орієнтовані витрати цементу марки 500 для конструкційного
бетону на щільному піску при жорсткості бетонної суміші 20-30 с.

Примітка: Мінімальні витрати цементу приймаються для керамзиту з високою міцністю, максимальні – з низькою.

Таблиця 3.6

Коефіцієнт зміни витрати цементу легких бетонів при зміні марки цементу,
граничної крупності заповнювача і легкоукладальності бетонної суміші

Продовження табл. 3.6

3.1.3. Залежно від граничної крупності керамзиту та легкоукладальності бетонної суміші визначають орієнтовану початкову витрату води.

Таблиця 3.7

Орієнтовані початкові витрати води для бетонної суміші з використанням щільного піску

Примітка: При використанні пористого піску початкові витрати води збільшуються на 30-50 л.

3.1.4. Витрату крупного заповнювача розраховують за формулою(3.1):

К=1000×j×r_з.к. (3.1)

де j - об’ємна концентрація крупного пористого заповнювача, м³/м³, приймається за таблицею 3.8; r _з.к. – середня густина зерен крупного заповнювача в цементному тісті, кг/л.

Таблиця 3.8

Об’ємна концентрація j крупного пористого заповнювача для
легких бетонів на щільному піску

Продовження табл. 3.8

Примітка: Значення j наведені при витраті цементу 300кг/м³. При більшій витраті цементу значення j збільшуються приблизно на 0,01 на кожні 100 кг/м³, або при його зменшенні його витрати , відповідно зменшуються.

3.1.5. Витрата щільного піску визначають за формулою(3.2):

П= r_б.с. – 1,15×Ц – К, (3.2)

де r - середня густина бетону, кг/м³; Ц – орієнтована витрата цементу, кг/м³; К – витрата крупного заповнювача, кг/м³.

3.1.6. Загальну витрату води обчислюють за формулою (3.3):

В=В₀ + В₁ + В₂+ В₃ (3.3)

де В₀ – початкова витрата води, визначена за табл.. 3.7; В₁ – поправка витрати води на об’ємну концентрацію крупного заповнювача, відмінну від j = 0,37; В₂ - поправка витрати води при витраті цементу понад 450 кг/м³ (при Ц £ 450 кг/м³ В₂ =0); В₃ – поправка на водопотребу піску, відмінну від 7%.

Поправки витрат води розраховується наступним чином, л/м³:

В₁=2000×(j - 0,37)²; (3.4)

В₂=0,15×(Ц - 450); (3.5)

В₃=0,01×П×(В_п - 7). (3.6)