5. Классы, марки бетона. Принцип взаимосвязи. Расчетное сопротивление бетона. Деформативность бетона. Начальный модуль упругости бетона.

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

1. Класс бетона по прочности на осевое сжатие В, указывают в проекте во всех случаях как основную характеристику. Он определяется временным сопротивлением сжатию бетонных кубов с размером ребра 15 см, испытанныхчерез 28 дней при температуре 20+-2С. Класс бетона по прочности В устанавливается с учетом статистической изменчивости прочности и принимается равным наименьшему контролируемому значению временного сопротивления бетона сжатию с обеспеченностью 95 %.

2. Класс прочности на осевое растяжение В характеризует прочность бетона на осевое растяжение, которое определяется путем испытания специальных образцов – восьмерок. Назначается, в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве.

3. Марка по морозостойкости F; назначают для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания. Число после буквы F обозначает количество циклов замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. Марки по морозостойкости от F 0 до F 500.

4. Марки по водонепроницаемости от W 2 до W 12 характеризуют предельное давление воды, при котором не наблюдается я просачивание воды через бетон. Назначаются для конструкций, к которым предъявляются требования водонепроницаемости.

5. Марка по средней плотности D 800 –D 2400 характеризуют среднюю плотность (кг/м³). назначают для конструкций, к которым кроме требований прочности предъявляются требования теплоизоляции.

Оптимальные класс и марку бетона выбирают на основании технико-экономических соображений в зависимости от типа железобетонных конструкций, ее напряженного состояния, способа изготовления, условий эксплуатации и др.

Марка в класс переводится через коэффициент вариации, в среднем он равен 13,5%, он характеризует однородность прочности бетона.

Марка М - это средняя кубиковая прочность бетона R в кг/см² ; в проектировании железобетонных конструкций с 1986 г. не применяется, но в строительной практике по-прежнему имеет хождение. Класс В ~ это кубиковая прочность в МПа с обеспеченностью (доверительной вероятностью) 0,95. Как и любой другой материал, бетон обладает неоднородной прочностью - от Rmin до Rmax. Если изменчивость прочности представить в виде кривой нормального распределения (рис. 8), где n - число испытаний, то марка М будет соответствовать ее вершине, а класс В численно соответствует 0,0764М (при коэффициенте вариации 0,135). Например, В30 примерно соответствует М400.

Строительные конструкции должны обладать запасом несущей способности, который предохраняет от многих неприятных случайностей и обеспечивает долговечность зданий и сооружений. Вот почему в расчетах по прочности сечений используют не нормативные, а более низкие – расчетные сопротивления материалов, взятые с запасом по отношению к нормативным: R = R_n /, где  - коэффициент надежности по прочности. Для бетона _b =1,3. Значение  тем больше, чем больший разброс прочности материала, или, говоря иначе, чем менее однородна его прочность.

Деформативность бетона

В бетоне различают деформации двух основных видов: объемные, развивающиеся во всех направлениях под влиянием усадки, изменения температуры (характеризуются коэффициентом линейной температурной деформации бетона α_bt) и влажности; силовые, развивающиеся главным образом вдоль направления действия сил. Силовым продольным деформациям соответствуют некоторые поперечные деформацию

Бетону свойственно нелинейное деформирование. Начиная с малых напряжений, в нем, помимо упругих деформаций, развиваются неупругие остаточные или пластические деформации. Поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия подразделяют на 3 вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой, длительной действии нагрузки; многократно повторяющемся действии нагрузки.

Деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой складываются из упругой деформации и неупругой пластической деформации.

Деформации при длительном действии нагрузки. При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются – это свойство бетона называется ползучестью.

Деформация бетона при многократно повторяющемся действии нагрузки. Многократное повторение циклов загрузки-разгрузки бетонной призмы приводит к постепенному накапливанию неупругих деформаций. После достаточно большого числа циклов эти неупругие деформации, соответствующие данному уровню напряжений, постепенно выбираются, ползучесть достигает своего предельного значения, бетон начинает работать упруго