1.3. Классы бетонов
Постановлением Госстроя СССР с I января I983 года введен СТ СЭВ I406-78. В этом стандарте прочность характеризуется не маркой (М), а классом (В). Марка бетона в старом понятии потеряла физический смысл. Известно, что до последнего времени марка бетона определялась испытанием эталонных образцов – кубов с размером ребер 150 х 150 х 150 мм. Марочная прочность не гарантировала соответствующей прочности бетона в изделиях, изготавливаемых на предприятиях, не обеспечивала требований к условиям производства. Статистический метод контроля прочности бетона позволяет достичь постоянства принятых при расчете конструкций нормативных сопротивлений (прочности) бетона.
При статистическом методе контроля требования к прочности бетона назначаются с учетом фактической однородности прочности, характеризуемой величиной коэффициента вариации прочности бетона. При этом на предприятиях с высокой культурой производства, изготавливающих и применяющих бетон с высокой однородностью, появляется возможность снизить требуемую прочность по сравнению с нормируемой (классом) с соответствующим сокращением расходов цемента или улучшением других технико-экономических показателей, т.е. при реализации нормативного сопротивления бетона появляется заинтересованность в повышении культуры и совершенствовании технологии производства (за счет снижения коэффициента вариации V).
Таким образом, переход от марок к классам по прочности на сжатие и растяжение является прогрессивным шагом в системе нормирования и реализации фактических показателей бетона. Классы бетона, обозначаемые символом В, отвечают его гарантированной прочности с обеспеченностью (доверительной вероятностью 0,95) и численно равны его нормативным сопротивлениям. А марка бетона отвечает его средней прочности.
Класс бетона определяется по формуле 6:
В = М (1 – 1,64 V), (6)
где В – класс бетона, М – марка бетона (средняя прочность); V — коэффициент вариации (изменчивости) бетона. Для тяжелого бетона V = 0,I35.
Установлена следующая шкала классов по прочности на сжатие: В I; В I,5; В 2; В 2,5; В 3,5; В 5; В 7,5; В I0; В I2,5; В I5; В 20; В 25; В 35; В 40; В 45; В 50; В 55 и В 60.
Допускается изменение бетонов промежуточных классов В 22,5, В 27,5 (при условии, если это приводит к экономии цемента по сравнению с применением бетона соответственно классов В 25 и В 30). Действующая шкала классов бетона по прочности не совпадает с ранее действующей шкалой марок бетона по прочности бетона на сжатие.
Например, М 15 — В I; М 25 — В 2.
Условная марка бетона (М) определяется по формуле 7:
М = В / (0,980665 (1 – 1,64 V), (7)
где В – численное значение класса бетона МПа; 0,980665 — переходный коэффициент от МПа к кгс/см2; V – номинальное значение коэффициента вариации прочности бетона.
Контроль прочности бетона проводится статистическим методом, позволяющим достичь постоянства принятой при расчете конструкции обеспеченности нормативных сопротивлений бетонов (классов).
Статистический метод контроля позволяет учитывать фактическую однородность прочности, которая характеризуется величиной коэффициента вариации прочности бетона. При достижении предприятием или стройплощадкой высокой однородности прочности бетона требуемая прочность бетона по сравнению с нормируемой должна быть снижена с соответствующим уменьшением расхода цемента.
При изготовлении единичных конструкций, когда нет возможности получить необходимое число результатов для статистических характеристик, допускается нестатистический метод контроля прочности бетона.
Однородность прочности бетона характеризуется среднеквадратическим отклонением S и коэффициентом вариации V. Определение показателей однородности прочности бетона приводится отдельно для каждого технологического комплекса. В технологический комплекс объединяются две или несколько технологических линий на предприятиях сборного железобетона или секций на бетонных заводах при условии, если средние значения коэффициентов вариации по партиям отличаются не более чем на 12 %, разность между максимальным и минимальным значениями коэффициента вариации – не более 2 %, а средняя прочность между максимальным и минимальным значениями – не более 5 %.
К одному технологическому комплексу могут относиться бетоны одного класса (марки), отличающиеся наибольшей крупностью заполнителей, подвижностью (жесткостью) бетонной смеси не более чем в два раза и расходом цемента не более чем на + 15 % от среднего значения.
Средняя прочность бетона в партииR вычисляется как среднее арифметическое значение результатов единичных испытаний по формуле 8:
n
R = Ri / n, (8)
i = 1
где R – единичный результат (средняя прочность бетона серии образцов, конструкции или участка конструкции); n – число единичных результатов (серий образцов, конструкций или участков конструкций).
Среднее квадратическое отклонение для партии бетона или отдельно принимаемой конструкции вычисляется по формуле 9:
n
S = (Ri –R)2 / (n – 1) . (9)
i = 1
Коэффициент вариации прочности бетона в процентах в партии или в отдельной конструкции вычисляется по формуле 10:
V = (S /R) 100. (10)
Прочность бетона может быть определена также и ускоренным методом путем прогревания по определенному режиму образцов. При определении прочности бетона могут быть применены и неразрушающие методы: с помощью ультразвука /12/ , эталонного молотка Кашкарова /13/, метод ускоренного определения на сжатие /14/.
Морозостойкость бетонахарактеризуется наибольшим числом циклов попеременного замораживания при температуре минус 18+2С и оттаивании при температуре плюс 15-20С, которые способны выдерживать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности более чем на 5 % по сравнению с контрольными образцами и потери массы более 3 % (для дорожного бетона) /8/.
Морозостойкость бетона может быть определена и ускоренными методами – по накоплению остаточных деформаций, замораживанию при температуре минус 50 + 2С и по "компенсационному" фактору /8/.
Водонепроницаемость бетона характеризуется наибольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через образцы и обозначается В-2, В-4, В-6 и т.д. /11/.