2.2. Классы и марки бетона.

В зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются:

• класс по прочности на осевое сжатие В (МПа) – временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размером ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом в возрасте 28 суток при хранении в стандартных условиях (при температуре 20  2С и влажности не менее 60%) и принятое с обеспеченностью 0,95. Данную величину указывают в проектах во всех случаях, как основную характеристику.

Нормы устанавливают следующий ряд классов по прочности на осевое сжатие:

- для тяжелых бетонов: В3.5, В5, В7.5, В10, В12.5, В15, В20, В25, В30, В35, В40, В45, В50, В55, В60;

- для мелкозернистых в зависимости от группы в диапазоне от В7.5 до В60;

- для легких бетонов в зависимости от средней плотности – В2.5, В3.5…В40.

• класс по прочности на осевое растяжение В_t назначается в тех случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве. Для всех видов бетонов: В_t0.8;  В_t1.2;  В_t1.6; В_t2; В_t2.4; В_t2.8; В_t3.2;

• марка по морозостойкости F назначают для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременных замораживаний и оттаиваний, и характеризует число выдерживаемых бетоном циклов попеременного замораживания-оттаивания в насыщенном водой состоянии при условии, что снижение прочности составляет не более, чем 15%.

Нормы устанавливают следующий ряд марок по морозостойкости:

- для тяжелого и мелкозернистого бетонов: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500;

- для легкого бетона – F25…F500;

- для ячеистого и поризованного бетонов – F15…F100.

• марка по водонепроницаемости W – характеризует предельное давление воды (кг/см²), при котором не происходит ее просачивание через испытуемый образец в пределах требований Норм. Данную марку назначают для конструкций, к которым предъявляются требования ограниченной проницаемости (резервуары и т.п.). Для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов: W2, W4, W6, W8, W10, W12.

• марка по средней плотности D (назначают для конструкций, к которым кроме конструктивных предъявляются требования теплоизоляции. Тяжелый бетон – D2200…D2500, легкий бетон – D800…D2000, ячеистый бетон – D500…D1200, поризованный бетон – D800…D1400. Градация 100 для всех марок.

Заданные класс и марку бетона получают соответствующим подбором состава бетонной смеси с последующим испытанием контрольных образцов.

2.3. Деформативность бетона.

Деформации бетона различают двух основных видов: объемные (развиваются во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры и влажности) и силовые (развиваются главным образом вдоль направления действия сил). Силовым продольным деформациям соответствуют некоторые поперечные деформации; начальный коэффициент поперечной деформации бетона  = 0,2 (коэффициент Пуассона).

Бетону свойственно нелинейное деформирование. Начиная с малых напряжений, в нем, помимо упругих деформаций развиваются неупругие остаточные (пластические) деформации. Поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки подразделяют на три вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой, длительном действии нагрузки, многократно повторяющемся действии нагрузки.

Деформации бетона при однократном загружении кратковременной нагрузкой.

При однократном загружении сжатием бетонной призмы кратковременно приложенной нагрузкой деформации бетона:

b = el + pl ,		(2.3)
где el – упругая составляющая полных деформаций при сжатии; pl – неупругая пластическая деформация (рис. 2.5).
b
b bt ep o o Rb b el pl bt Rbt 1 2 І ІІ сжатие растяжение	Рис. 2.5. Диаграмма зависимости между напря-жениями и деформациями в бетоне при сжатии и при растяжении (І – область упру-гих деформаций; ІІ – область пластических деформаций; 1 – загрузка; 2 – разгрузка; – предельная сжимаемость; – предельная растяжимость).

Упругие деформации бетона соответствуют лишь мгновенной скорости загружения образца, а пластические развиваются во времени. С увеличением скорости загружения при одном и том же напряжении неупругие деформации уменьшаются.

Небольшая доля пластических деформаций в течение некоторого периода времени после разгрузки восстанавливается (~10%). Эта доля называется деформацией упругого последействия _eр (рис. 2.5).

Деформации бетона при растяжении:

bt = el,t + pl,t ,	(2.4)
где el,t – упругая составляющая полных деформаций при растяжении; pl,t – неупругая пластическая деформация (рис. 2.5).

Деформации бетона при длительном действии нагрузки.

При длительном действии нагрузки неупругие деформации с течением времени увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания пластических деформаций наблюдается в первые 3…4 месяца и может продолжаться годами (рис. 2.6).

b
b 0 1 2	Рис. 2.6. Диаграмма зависимости между напряжениями и деформациями в бетоне при длительном загружении (участок 0–1 – деформации, возникающие при загружении; участок 1–2 – нарастание неупругих деформаций при постоянном значении напряжений).

Свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях, называется ползучестью бетона. Деформации ползучести могут в 34 раза превышать упругие деформации.

Природа ползучести объясняется его структурой, длительным процессом кристаллизации и уменьшением количества геля при твердении цементного камня. Под нагрузкой происходит перераспределение напряжений с испытывающей вязкое течение гелевой структурной составляющей на кристаллический сросток и зерна заполнителей. Одновременно развитию деформаций ползучести способствуют капиллярные явления, связанные с перемещением в микропорах и капиллярах избыточной воды под нагрузкой. С течением времени процесс перераспределения напряжений затухает и деформирование прекращается.