Nejdůležitější vlastností betonu je síla. Nejlépe odolává kompresi. Proto jsou konstrukce navrženy tak, aby beton absorboval tlakové zatížení. Některé konstrukce berou v úvahu pevnost v tahu nebo ohybu.
Pevnost betonu je charakterizována třídou nebo třídou. Třída je normovaná hodnota zaručené pevnosti betonu MPa s pravděpodobností spolehlivosti 0,95 při zohlednění homogenity betonu. Třída je normovaná hodnota průměrné pevnosti betonu, kgf/cm 2 (10 -1 MPa), bez zohlednění homogenity betonu.
Pevnost betonu se nejčastěji zjišťuje ve stáří 28 dní. V závislosti na době zatížení konstrukcí může být předepsáno v jiném věku. Například 4; 7; 60; 90; 180 dní. Pro beton hydraulických říčních staveb je tedy pevnost přiřazena na stáří 180 dnů.
Aby se ušetřil cement, získané hodnoty pevnosti betonu by neměly překročit mez pevnosti odpovídající třídě nebo třídě o více než 15%.
Pevnost betonu je určena výsledky zkoušení kontrolních vzorků, jejichž tvar a rozměry jsou uvedeny v tabulce 4.20.
Obrázek 4.9 – Schémata pro zkoušení vzorků při stanovení pevnosti betonu: a – v tlaku; b – axiální napětí; c – pro štípání; 1 – vzorky válce;
2 – vzorky krychle; 3 – vzorky hranolu z těžkého betonu; d – ohyb v tahu
Vzorce pro stanovení pevnosti v tahu
Vzorové rozměry, mm
Stanovení pevnosti v tlaku a v tahu při štípání
kde R – pevnost betonu v tlaku, MPa;
Р – vypínací síla, N;
F – vzorek pracovní plochy, mm 2 ;
a – faktor měřítka
Délka žebra: 70; 100; 150; 200; 300;
Průměr d: 70; 100; 150; 200; 300;
Stanovení osové pevnosti v tahu
kde Rt – pevnost betonu v tahu, MPa;
P – vypínací síla, N;
F – vzorek pracovní plochy, mm 2 ;
b – faktor měřítka
Průměr d: 70; 100; 150; 200; 300;
výška h = 2d
Průřez osmičkami: 70×70; 100×100; 150×150; 200×200
Stanovení pevnosti v tahu při ohýbání a dělení
Protažení v ohybu
kde Rtb и Rtt – meze pevnosti v tahu při ohybu a pevnosti v tahu při štípání, MPa;
P – vypínací síla, N;
F – vzorek pracovní plochy, mm 2 ;
a, b, – šířka, výška a vzdálenost mezi podpěrami, mm;
d a g – měřítkové faktory
Nejmenší velikost vzorku by měla být přibližně trojnásobkem největší velikosti agregátu.
Vzorky jsou vyráběny a testovány v dávkách. Počet vzorků v sérii závisí na variačním koeficientu uvnitř šarže Vs a 2 je přijata v Vs 5 % nebo méně, 3 nebo 4 at Vs více než 5 až 8 % a 6 at Vs více než 8 %. Pokud variační koeficient nebyl stanoven, předpokládá se, že je 13,5 % a pevnost betonu se stanoví zkouškou 6 vzorků.
Pro všechny typy zkoušek se jako základní vzorek odebírá vzorek o velikosti pracovní sekce 150×150 mm. Při zkoušení vzorků s odlišným pracovním průřezem se do vzorců pro stanovení pevnosti betonu uvedených v tabulce 4.20 zavádějí měřítka podle tabulky 4.21.
Tabulka 4.21 – Faktory měřítka
Tvar a rozměry vzorků, mm
Hodnota testovacího měřítka
pro stlačení, pro všechny typy betonu, kromě celulárního α
při dělení tahem g
pro axiální napětí b
pro těžký beton
Krychle (hrana) nebo čtvercový hranol (strana):
Válec (průměr x výška):
Pevnost v tlaku. Podle pevnosti v tlaku se těžké betony dělí do tříd: B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B20,5; B25; B27,5; B30; B35; B40; B50; B55; B60; B70; B75; B80; B85; B90; B95; B100; B105; a značky: M50; M75; M100; M150; M200; M250; M300; M350; M400; M450; M500; M600; M700; M800; M900; M1000.
Mezi třídou betonu a jeho průměrnou pevností s variačním koeficientem pevnosti betonu n = 13,5 % (0,135) a koeficient spolehlivosti t = 0,95 existují závislosti
B = R × 0,778 nebo R = B/ 0,778.
Například pro beton třídy B20 průměrná pevnost v tahu kontrolních vzorků R = 20/0,778 = 25,71 MPa.
Při navrhování konstrukcí se nejčastěji přiřazuje třída betonu a v některých případech i stupeň. Poměr tříd a tříd pro těžký beton z hlediska pevnosti v tlaku je uveden v tabulce 4.22.
Tabulka 4.22 – Korelace mezi třídami a třídami během stlačení pro těžký beton
Podle SNB 5.03.01-02 „Betonové a železobetonové konstrukce“ je těžký beton rozdělen do tříd, jejichž hodnoty jsou uvedeny v tabulce 4.23.
Pevnost v tahu. Pevnost betonu v tahu je třeba brát v úvahu při navrhování konstrukcí a konstrukcí, ve kterých není dovolena tvorba trhlin. Příklady zahrnují vodní nádrže a přehrady a vodní stavby. Tahový beton se dělí do tříd: Bt0,4; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2; Bt3,6; Bt4,0; Bt4,4; Bt4,8.
Tabulka 4.23 – Pevnostní charakteristiky betonu (SNB 5.03.01-02)
Třída betonu podle pevnosti v tlaku
Standardní odolnost betonu proti osovému tlaku fck, MPa
Zaručená pevnost betonu f G c kostka, MPa
Průměrná axiální pevnost v tlaku fcm, MPa
Průměrná osová pevnost betonu v tahu fctrn, MPa
Standardní odolnost betonu vůči osovému tahu, odpovídající 5% kvantilu statistického rozdělení pevnosti fctk, 0,05, MPa
95% kvantil statistického rozdělení osové pevnosti betonu v tahu fctk, 0,95, MPa
Pevnost v tahu za ohybu. Při výstavbě betonových vozovek pro silnice a letiště se zjišťuje pevnost betonu v tahu za ohybu. Beton pro ohyb v tahu se dělí do tříd: Btb0,4; Btb0,8; Btb1,2; Btb1,6; Btb2,0; Btb2,4; Btb2,8; Btb3,2; Btb3,6; Btb4,0; Btb4,4; Btb4,8; Btb5,2; Btb5,6; Btb6,0; Btb6,4; Btb6,8; Btb7,2; Btb8.
Technologické faktory ovlivňující pevnost betonu. Pevnost betonu je ovlivněna řadou faktorů: aktivita cementu, obsah cementu, poměr vody k hmotnosti cementu (W/C), kvalita kameniva, kvalita promíchání a stupeň zhutnění, stáří a podmínky vytvrzování betonu, opakované vibrace , minerální a chemické přísady.
cementárenská činnost. Mezi pevností betonu a aktivitou cementu existuje lineární vztah R =f (Rц). Odolnější beton se získává pomocí cementů se zvýšenou aktivitou.
Obsah cementu. S rostoucím obsahem cementu v betonu roste jeho pevnost na určitou mez. Pak se mírně zvyšuje, zatímco ostatní vlastnosti betonu se zhoršují. Zvýšení smrštění a dotvarování. Proto se nedoporučuje zavádět více než 1 kg cementu na 3 m 600 betonu.
Poměr voda-cement. Pevnost betonu závisí na W/C. S poklesem W/C se zvyšuje, s nárůstem klesá. To je dáno fyzikální podstatou tvorby betonové konstrukce. Když beton tvrdne, 15–25 % vody interaguje s cementem. K získání zpracovatelné betonové směsi se obvykle přidává 40–70 % vody (W/C = 0,4. 0,7). Přebytečná voda tvoří v betonu póry, které snižují jeho pevnost.
Pevnost betonu R, MPa, při vytvrzování za normálních vlhkostních podmínek je vyjádřeno vzorcem
kde Rц – aktivita cementu, MPa; К – koeficient akceptovaný pro beton na drceném kameni je 3,5; na štěrku – 4; Poměr W/C – voda-cement: n – koeficient přijatý pro těžký beton;
Vztah mezi pevností betonu v tlaku R a poměr cement-voda C/W = R (C/V) je vyjádřeno graficky S-tvarovaná křivka (obrázek 4.9).
Nahradíme-li ji dvěma rovnými čarami, dostaneme následující rovnici:
R = ARц(D/V ± b),
kde R – pevnost betonu v tlaku, MPa; А – koeficient zohledňující kvalitu materiálů; Rц – aktivita cementu, MPa; C a V – spotřeba cementu a vody, kg; b – empiricky stanovený konstantní koeficient.
Jednou z hlavních vlastností materiálu je pevnost betonu při osovém tlaku a tahu při ohybu ztuhlé směsi. Existují dva typy pevnosti v tlaku: hranolová a krychlová. Stejně tak trvanlivost řešení je charakterizována třídou nebo značkou. Existuje proces tvrdnutí betonu, který trvá přesně 28 dní. Po cca 7 dnech dosáhne kompozice 70 % své konečné pevnosti.
Co zvážit a na čem to závisí?
Fyzikální a mechanické vlastnosti jsou úzce ovlivněny strukturou betonu v závislosti na směsi roztoku a různých výrobních metodách. Síla je také určena následujícími faktory:
- intenzita beton-cementové malty;
- obsah složek v procentuálních množstvích;
- poměry voda-cement ve směsi;
- průmyslové charakteristiky;
- vlastnosti plniv;
- úroveň smíchání složek kompozice;
- hodiny strávené získáváním tvrdosti v roztoku;
- indikátory teploty v atmosféře;
- vlhkost v prostředí.
Distribuce podle značek a tříd
Značka je označena písmenem M a doprovodné číslo vedle něj určuje průměrnou přibližnou hodnotu pevnosti v tlaku, vyjádřenou v kgf/cm2. Tabulka ukazatelů síly:
| Označit | Stupeň pevnosti, kgf/cm2 |
| 100 | 98,2 |
| 150 | 158,6 |
| 200 | 197,4 |
| 250 | 261,90 |
| 300 | 307,40 |
| 350 | 337,42 |
| 400 | 392,8 |
| 450 | 459,29 |
| 500 | 522,77 |
Třída betonu zcela závisí na kvantitativním poměru cementu v maltě. Obecně se uznává, že čím větší množství, tím vyšší třída, a to v opačném pořadí.
Pomocí speciální kalkulačky můžete správně vypočítat množství složek materiálu.
Pevnost je také určena třídami cementu. Jsou rozděleny na lehké a těžké kompozice, stejně jako podle úrovní velikosti. Pro výpočet složení a proporcí se používají vzorce a pro rychlé výpočty jsou k dispozici automatické kalkulačky. Průměrná pevnost s koeficientem pevnosti n = 0,136 a bezpečností t = 0,96 závisí na třídě a vzorci pro výpočet: Bb = Rb x0,778 nebo Rb = Bb / 0,778.
| Pohled | Třída, B |
| Lehké | 10, 12,5, 15, 30, 40 |
| Těžký | 10, 12,5, 15, 30, 40, 50, 55, 60 |
| Jemnozrnný, velikost částic < 2,1 | 40 |
| Jemnozrnné, velikost > 1 | 30 |
Regulační údaje
Pevnost betonu v tahu v ohybu, tlaku atd. je určena GOST 10180-90. Mezi hlavní kontrolní vlastnosti kompozice patří:
- Standardní údaje pro odolnost (Rbn) s pravděpodobností 95 % a pravděpodobností 0,95 nebo pevnost v tahu (Rbtn).
- Výpočtová odolnost betonu proti osovému tlaku (drcení). Má následující vztah: pro první konečnou charakteristiku bezpečnosti je Rb – 0,997 a pro druhou je hraniční hodnota Rbser 0,96.
Jak vypočítat?
Pro tento ukazatel je také důležitá značka cementu, na jehož základě se materiál vyrábí.
Pevnost je určena mnoha faktory, ale především závisí na třídě cementu Rts a okolnostech tvrdnutí. Vzhledem k tomu, že kvalita betonového kameniva splňuje požadavky popsané v GOST 10268–80, je pevnost materiálu v závislosti na jakosti a W/C vyjádřena vzorcem: Rb = ARts (C/V – 0,5), kde :
- Rb – pevnost betonu po dobu 28 dnů, MPa;
- A je ukazatel závislý na plnivech a jejich kvalitě;
- Rts — značka;
- C/W – poměr cementu a vody ve složení (údaj opačný k W/C).
Dynamika nárůstu pevnosti těžkého betonu: n = 100 * (lg (n) / lg (28)), kde n je den, pro který je žádoucí určit pevnost cementu (ale ne méně než 3 dny). Za okolností vytvrzování, které se liší od obvyklých, zejména v teplotních podmínkách, musíte vědět, že snížení teploty pomáhá zpomalit tuhnutí a zvýšení pomáhá je urychlit. Při 10 stupních Celsia, po 7 dnech. cement bude mít pevnost 40-50% a při 5 ° C – 31-34%. Při teplotách pod nulou beton bez speciálních přísad vůbec nezpevňuje.
Mezní výška stlačené zóny (absolutní nebo relativní) je ukazatelem (x) mezní pevnosti betonu již před destrukcí.
Vzorec pro výpočet
Pro výpočet pevnosti betonu v tahu za ohybu použijte vzorec: Ri = 0,1 • P • L / b • h2, kde: L je vzdálenost mezi nosníky; P je hmotnost celkové zátěže a k ní se připočte hmotnost betonu; h je výška a b je šířka průřezu nosníku. Označuje se zkratkou Btb a plus číslo v rozsahu od 0,4 do 8. Pevnost v tahu se vypočítá následovně: Rbt = 0,233 x R2. Rychlosti v tahu a ohybu jsou výrazně nižší než schopnost betonu odolávat zatížení.
