Klasifikace betonu podle hlavních charakteristik / Progress-SK

Konkrétní je umělý kamenný materiál získaný vytvrzením správně zvolené, důkladně promíchané a zhutněné směsi pojiva, vody, plniv a v případě potřeby speciálních přísad. betonová směs – je směsí výše uvedených složek před zahájením tvrdnutí.

Betony se klasifikují podle následujících hlavních charakteristik: účel, průměrná hustota, druh pojiva, druh plniv, struktura a podmínky vytvrzování.

Podle zamýšleného účelu se rozlišují následující betony: běžný beton, hydraulický beton, beton pro dopravní stavby, silniční beton, žáruvzdorný beton, konstrukční a tepelně izolační beton, korozivzdorný beton.

• Běžná nebo obecná konstrukce, se nazývá beton, na který nejsou kladeny žádné zvláštní požadavky.
• K hydrotechnice zahrnují betony používané pro stavbu vodních staveb (přehrady, regulace vody, přípojky vody a další stavby).
• Beton pro dopravní stavby jsou určeny pro výstavbu mostů, viaduktů, nadjezdů, estakád, propustků a regulačních konstrukcí na železničních a dálničních tratích.
• Silnice označuje beton používaný na silnicích, letištích a jiných podobných konstrukcích.
• Žáruvzdorný beton se používá k výrobě konstrukcí, které jsou za provozních podmínek vystaveny neustálému nebo periodickému vystavení teplotám nad 200 °C.
• Konstrukční a tepelně izolační Betony jsou určeny pro železobetonové konstrukce, u kterých jsou kladeny požadavky jak na únosnost, tak na tepelněizolační vlastnosti.
• Odolný proti korozi se nazývají betony, které jsou schopny odolávat účinkům agresivního prostředí za provozních podmínek.

V závislosti na průměrné hustotě se betony dělí na obzvláště těžké, těžké, lehké a obzvláště lehké.

• Extra těžký beton s průměrnou hustotou přes 2500 kg/m3 se vyrábějí z obzvláště těžkých plniv (magnetit, limonit, baryt, litinové broky, ocelový šrot). Tyto betony se používají k výrobě speciálních konstrukcí, například při stavbě budov jaderných elektráren, na ochranu před radioaktivním zářením.
• těžký beton o průměrné hustotě 2000-2500 kg/m3 jsou vyráběny na hutném písku a hrubém kamenivu z hutných hornin a používají se ve všech nosných konstrukcích.
• Lehký beton s průměrnou objemovou hmotností 500-2000 kg/m 3 se vyrábějí za použití porézního hrubého kameniva a porézního nebo hustého jemného kameniva. Používají se především k výrobě obezdících nebo nosných konstrukcí.
• Extra lehký beton (pórobeton) s průměrnou hustotou menší než 500 kg/m3 se vyrábí na bázi pojiva a pěnidla. Používá se jako tepelně izolační materiál ve formě desek, skořepin a dalších výrobků.

Podle typu pojiva se beton dělí na cementový, vápenný, sádrový, struskovo-alkalický a polymerní.

• Cementový beton vyrobené s použitím portlandského cementu a jeho odrůd a hlinitého cementu. Mají univerzální vlastnosti. Používají se pro nosné a uzavírací konstrukce budov a staveb.
• Beton na vápenných pojivech vyrábějí se na vápně, křemenném písku, strusce, popelu a aktivních minerálních přísadách. Betony na vápně a křemičité složce, které tvrdnou během autoklávování, se nazývají silikátové. Nejrozšířenější jsou silikátové betony na křemenném písku. Používají se v průmyslu i v občanském stavebnictví: ve stavebnictví k výrobě stěnových tvárnic, panelů, obkladových desek; pórobetony se navíc používají k tepelné izolaci.
• Sádrový beton jsou vyráběny na bázi sádrových pojiv: konstrukční, vysokopevnostní (technická), vysokovýpalná. Tyto betony mají nízkou odolnost proti vodě. Používají se především pro výrobu příčkových desek a panelů používaných v suchém prostředí. Voděodolnější je beton vyrobený se sádrocementovo-pucolánovým pojivem, který se používá pro výrobu sanitárních kabin a dokonce i pro vnější stěny.
• Strusko-alkalický beton Vyrábějí se za použití struskovo-alkalických pojiv – vysokopecní granulované nebo elektrotermofosforové bazické strusky a alkalické složky – sody, potaše, tekutého skla atd. Používají se k výrobě jakýchkoli konstrukcí.
• Polymerbeton se vyrábějí na polymerních pojivech – polyesterových, epoxidových a dalších pryskyřicích. Používají se pro provoz v agresivním prostředí. Betony na směsném pojivu se nazývají polymercementové; betony impregnované polymery – betonové polymery.

V závislosti na typu použitých plniv v betonu se dělí na hustá, porézní a speciální plniva.

• Beton na hustém kamenivu jsou vyrobeny z plniv z hornin nebo průmyslového odpadu s průměrnou hustotou vyšší než 2000 kg/m3. Například žulový drcený kámen, hutní struska,
• Beton na porézním kamenivu se vyrábějí z kameniva s průměrnou hustotou menší než 2000 kg/m3. Jedná se o speciálně vyrobené kamenivo – keramzitový štěrk a písek, agloporitovou drť a písek atd., nebo získané z porézních hornin – tufů, vápenců atd. Patří sem i betony s porézním velkým a hustým malým kamenivem, betony na organickém kamenivu (arbolit).
• Beton se speciálním kamenivem se vyrábějí z plniv získaných z materiálů, které betonu dodávají určité vlastnosti. Plniva ze železných rud, limonitu a hemotitu, mají zvýšenou hustotu a absorbují radioaktivní záření. Používají se v betonu k ochraně před radioaktivním zářením. Tepelně odolný beton se vyrábí za použití lámaných keramických výrobků, šamotové drcené hlíny a písku.

Podle velikosti zrn plniv se betony dělí na jemnozrnné a hrubozrnné.

• Jemnozrnné se považuje za beton, ve kterém velikost zrna hrubého kameniva není větší než 10 mm.
• В hrubozrnný V betonu je velikost zrna hrubého kameniva větší než 10 mm.

V závislosti na povaze konstrukce se rozlišují následující typy betonu.

• Betony s hustou (plnou) strukturou, ve kterém je prostor mezi zrny kameniva zcela obsazen ztvrdlým pojivem. Přípustný objem mezizrnných dutin ve zhutněné betonové směsi nepřesahuje 6 %.
• Velkopórovitý beton (bez písku nebo s nízkým obsahem písku), ve kterém významná část objemu mezikrystalových dutin zůstává neobsazena jemným plnivem a ztvrdlým pojivem.
• Pórovitý beton, ve kterém je prostor mezi zrny kameniva obsazen pojivem, porézním s pěnivými nebo plynotvornými přísadami.
• Buňkový beton — beton s uměle vytvořenými pórovými buňkami, sestávající ze směsi pojiva, jemně dispergované oxidu křemičitého a horninotvorné přísady.

Podle podmínek tvrdnutí se betony dělí na:

• přirozeně tvrdnoucí beton, vytvrzování při teplotě 15-20 °C a atmosférickém tlaku;
• betony podrobené tepelnému zpracování pro urychlení tvrdnutí (70–90 °C) při atmosférickém tlaku;
• beton vytvrzený v autoklávu při teplotě 175–200 °C a tlaku páry 0,9–1,6 MPa.

Jako materiál pro železobetonové konstrukce se betony klasifikují podle několika kritérií: podle jejich hlavního účelu, typu pojiv použitých k jejich výrobě, typu plniv a podle struktury (tabulka 1.1). Kromě uvedené klasifikace se betony dělí podle podmínek tvrdnutí: přirozeně tvrdnoucí, tepelně zpracované za atmosférického tlaku a autoklávované.

Podle struktury se používají čtyři druhy betonu:

1. Hustá struktura – beton, u kterého je celý prostor mezi zrny hrubého a jemného (nebo pouze jemného) kameniva vyplněn ztvrdlým pojivem a póry strhávaného vzduchu, včetně těch, které vznikly použitím dalších plniv, která regulují pórovitost betonové směsi a betonu.

2. Porézní struktura – beton, u kterého je veškerý prostor mezi zrny hrubého kameniva vyplněn ztvrdlým pojivem, porézními pěnicími nebo plynotvornými přísadami.

3. Buněčná struktura – beton sestávající z vytvrzené směsi pojiva, oxidu křemičitého a umělých, rovnoměrně rozložených pórů ve formě buněk.

4. Velkopórovitá struktura – beton, u kterého prostor mezi zrny velkého kameniva není zcela vyplněn malým kamenivem a ztvrdlým pojivem.

Názvy betonů určitých typů by měly zpravidla obsahovat všechny klasifikační znaky. Znaky, které nedefinují beton daného typu, nesmí být v jeho názvu uvedeny. Pokud je nutné upřesnit vlastnosti betonů, měly by jejich názvy uvádět konkrétní typy pojiv, plniv nebo podmínky vytvrzování.

Pro betony, které zahrnují nejčastěji používané kombinace vlastností, se přijímají následující názvy: těžký, lehký, buněčný, silikátový (hustý a buněčný).

V poslední době se rozšířil jemnozrnný beton husté struktury (na cementovém pojivu a jemnohutném kamenivu – písku) za jakýchkoli podmínek tvrdnutí. V oblastech země, kde není velké kamenivo, může být použití takového betonu ekonomicky výhodnější, a to i přes poněkud zvýšenou spotřebu cementu ve srovnání s konvenčním těžkým betonem. Skupiny betonu v závislosti na velikosti písku a podmínkách tvrdnutí jsou uvedeny v tabulkách 1-2.

Doporučené oblasti použití lehkého betonu s hustou strukturou jsou uvedeny v tabulce 1.3, porézního a velkoporézního betonu v tabulce 1.4, hlavní typy pórobetonu a doporučené oblasti jeho použití v tabulkách 1.5 a 1.6.

V moderních konstrukčních normách se termíny „lehký beton“ a „porézní“ používají k označení lehkého betonu s hustou strukturou a lehkého porézního betonu na porézních plnivech (se stupněm poréznosti nad 6 %).

Autoklávovaný pórobeton se obvykle používá v obvodových konstrukcích II. a III. stupně trvanlivosti a neautoklávovaný beton se používá v III. stupni trvanlivosti.

V místnostech s vlhkými a mokrými teplotními a vlhkostními podmínkami je povoleno používat konstrukce z pórobetonu pouze tří typů: pěnový beton, pórobeton a plynokukermit.

Při navrhování betonových a železobetonových konstrukcí se v závislosti na jejich účelu a provozních podmínkách stanovují ukazatele kvality betonu, nazývané třídy a jakosti. Definice pojmů „třída betonu“ a „stupeň betonu“ je uvedena v GOST 25192-82. Betony. Klasifikace a obecné technické požadavky.

Třídy betonu se přiřazují na základě pevnosti v axiálním tlaku a pevnosti v axiálním tahu a jakosti se přiřazují na základě odolnosti proti mrazu, odolnosti proti vodě a hustoty.

Třída pevnosti betonu v tlaku B je určena garantovanou pevností v tlaku (MPa) referenčního krychlového vzorku zkoušeného v souladu s požadavky státních norem, se statistickou spolehlivostí 0,95 nebo jeho garantovanou pravděpodobností spolehlivosti 95 % (nejméně 95 % zkoušených vzorků musí mít pevnost alespoň B). Třída pevnosti betonu v tlaku je hlavní charakteristikou betonu a měla by být ve všech případech specifikována v projektech. Donedávna se jako taková charakteristika používala třída pevnosti v tlaku, která byla také určena pevností v tlaku referenčního vzorku. Přechod z třídy betonu do třídy lze provést nahrazením rozměru kgf/cm2 za MPa a vynásobením třídy koeficientem (1 – 1,645); zde v = S/Rm je průměrný koeficient variability pevnosti betonu; S je směrodatná odchylka pevnosti betonu v sérii vzorků.

SNiP 2.03.01-84* stanoví následující třídy betonu podle axiální pevnosti v tlaku:
těžký (obyčejný) beton — B3,5; B5; B7,5; BIO; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60;
jemnozrnný beton skupiny A – B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40;
totéž, skupiny B — B7,5; B10; B12.5; B15; B20; B25; B30; totéž, skupiny B — B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60; lehký beton s hutnou strukturou — B2,5; B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40;
Pórobeton — B2,5; B3,5; B5; B7,5; Velkoporézní beton — B1; B1,5; B2; B2,5; B3,5; B5; B7,5; Celulobeton — Bl; Bl.5; B2; B2,5; B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15. Třída pevnosti betonu v tahu Bt je určena garantovanou odolností proti osovému tahu v MPa kontrolních vzorků zkoušených v souladu s požadavky státních norem s rezervou 0,95. Třída pevnosti betonu v tahu by měla být přiřazena v případech, kdy je tato charakteristika prvořadá (například u betonových desek, kde pevnost prvku při působení ohybových momentů nebo tahových sil závisí na pevnosti betonu v tahu) a je kontrolována ve výrobě.

Podle axiální pevnosti v tahu se stanoví následující třídy těžkého (obyčejného), jemnozrnného a lehkého betonu: Bt0,8; Btl.2; Btl.6; Bt2,0; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2. Pro ostatní typy betonu se třídy axiální pevnosti v tahu neuvádějí.

Snížení hodnoty koeficientu umožňuje závodům vyrábějícím produkty s vysokou homogenitou betonu akceptovat průměrnou pevnost betonu nižší než je návrhová pevnost a tím zvýšit ziskovost výroby.

Stupeň mrazuvzdornosti betonu F je určen počtem cyklů střídavého zmrazování a rozmrazování ve vlhkém stavu, které vydrží kontrolní vzorky vyrobené a testované v souladu s požadavky státních norem. Vzhledem k tomu, že pevnost betonu s každým cyklem klesá, kontrolní hodnota pevnosti se bere jako rovna 85 % počáteční pevnosti. Předepsaný stupeň betonu by měl být stanoven pro konstrukce vystavené periodickému vystavení záporným teplotám.

Podle mrazuvzdornosti má beton následující třídy: těžký (obyčejný) a jemnozrnný beton – F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;
lehký beton – F25; F35; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;
celulózový, porézní a velkoporézní beton – F15; F25; F35; F50; F75; F100.

Třída betonu pro vodotěsnost W se určuje maximálním tlakem vody (kgf/cm2), při kterém se po určitou dobu (obvykle 24 hodin) nepozoruje žádný průsak vody pomocí kontrolních vzorků vyrobených a testovaných v souladu s požadavky platných státních norem. Tato třída betonu se přiřazuje konstrukcím, které mají požadavky na vodotěsnost, nebo konstrukcím, jejichž beton má požadavky na objemovou hmotnost.

Pro těžký (obyčejný), jemnozrnný a lehký beton jsou stanoveny následující stupně vodotěsnosti: W2; W4; W6; W8; W10; W12. Uvedené stupně nejsou pro jiné druhy betonu stanoveny.

Třída betonu podle průměrné hustoty D se určuje skutečnými hodnotami indexu hmotnosti v jednotce objemu (kg/m3) vzorků vyrobených a zkoušených v souladu s požadavky platných státních norem. Tato třída by měla být přiřazena v případech, kdy jsou na beton kromě konstrukčních požadavků kladeny i požadavky na tepelnou izolaci.

Následující jakosti se stanovují podle průměrné hustoty (objemové hmotnosti):
těžký (obyčejný) beton – D2300; D2400; D2500;
jemnozrnný beton – D1800; D1900; D2000; D2100; D2200; D2300, D2400;
lehký beton – D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800; D1900; D2000;
pórobeton – D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1200; DXNUMX;
pórobeton – D800; D900; D1000; D1100, D1200; D130C; D1400.

Stupeň betonu podle vlastního napětí Sp je hodnota předběžného napětí v betonu, MPa, vzniklého v důsledku jeho roztažení za přítomnosti podélné výztuže ve výši 1 %. Tento stupeň se přiřazuje v případech, kdy je tato charakteristika dominantní a její hodnota je kontrolována ve výrobě. Pro beton na předpínacím cementu jsou stanoveny následující stupně podle vlastního napětí: Sp0,6; Sp0,8; Spl; Spl,2; Spl,5; Sp2; Sp3, Sp4.

Zavedení tříd B50, B55 a B60 pro těžký (obyčejný) a jemnozrnný (skupina B) beton, stejně jako tříd B35 a B40 pro lehký beton, otevírá možnost výrazného zmenšení průřezů prvků těžkých konstrukcí. Zvýšení nákladů výrazně zaostává za zvýšením pevnosti, takže v mnoha případech je zvýšení třídy betonu velmi vhodné.

V souladu s rozhodnutím Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) byla při vývoji domácích konstrukčních norem pro zkoušení betonu jako referenční vzorek přijata krychle o rozměrech 150 x 150 x 150 mm, což je uvedeno v GOST 10180-78*. Této normě je nyní přiřazena třída betonu podle pevnosti v tlaku.

Doba zrání (věk) betonu odpovídající jeho třídě pevnosti v tlaku se obecně uznává jako rovna 28 dnům. Pokud jsou známy skutečné doby zatížení konstrukcí, metody jejich konstrukce, podmínky zrání betonu a použitý stupeň cementu, je přípustné stanovit třídu betonu ve větším nebo menším stáří. V tomto případě je u masivních monolitických betonových a železobetonových konstrukcí vždy nutné zohlednit možnou skutečnou dobu působení návrhového zatížení.

U prefabrikovaných železobetonových konstrukcí by měla být kromě třídy betonu stanovena také maximální a minimální pevnost betonu v uvolnění, tj. pevnost v době uvolnění konstrukce z továrny, kontrolovaná stejnou metodou jako třída betonu. Neoprávněné nadhodnocení tohoto parametru vede k výraznému zvětšení skladovacích prostor nebo ke zvýšení nákladů na konstrukce v důsledku zvýšení spotřeby cementu, doby tepelného zpracování, jeho režimu atd. A podhodnocení může vést k poškození konstrukce během přepravy, instalace nebo počáteční fáze provozu.

Pro přesné stanovení uvolňovací pevnosti je nutné znát složení betonu, způsob tepelného a vlhkostního zpracování, podmínky přepravy a montáže, povahu aplikace zatížení. V reálných podmínkách je ve fázi návrhu téměř nemožné tyto parametry určit, proto je uvolňovací pevnost betonu v prvcích nejčastěji používaných prefabrikovaných konstrukcí stanovena státními normami pro prefabrikované výrobky.

U železobetonových prvků a konstrukcí není povoleno použití těžkého (obyčejného) a jemnozrnného betonu tříd pevnosti v tlaku pod B7,5 a lehkého betonu tříd pevnosti v tlaku pod B3,5 pro jednovrstvé konstrukce a pod B2,5 pro dvouvrstvé konstrukce.

U železobetonových prvků a konstrukcí z těžkého a lehkého betonu, určených pro odolávání opakovanému zatížení, jakož i u železobetonových stlačených tyčových prvků z těžkého, jemnozrnného a lehkého betonu, by třída pevnosti betonu v tlaku neměla být nižší než B15, u silně zatížených stlačených tyčových prvků z daného betonu (například u sloupů, které odolávají značnému zatížení jeřábem, sloupů spodních pater průmyslových budov) – nejméně B25.

Pro zajištění spolehlivého ukotvení předpjaté výztuže předpjatých prvků z těžkého (obyčejného), jemnozrnného a lehkého betonu by třída betonu, ve kterém se předpjatá výztuž nachází, neměla být nižší než třída uvedená v tabulce 1.7.

U předpjatých prvků se stanoví přenosová pevnost betonu. Tento termín označuje pevnost betonu v okamžiku jeho stlačení, která se stanoví v souladu s požadavky státních norem a řídí se stejnou metodou jako třída betonu. Tento parametr je standardizován, aby se zajistil spolehlivý přenos předpětí výztuže z dorazů na beton a zlepšila se přilnavost výztuže k betonu v okamžiku uvolnění napínacích zařízení.

Přenosová pevnost betonu je stanovena na nejméně 11 MPa a pro tyčovou výztuž tříd A-VI, At-VI, At-VIK a At-VII, vysokopevnostní výztužný drát bez kotev a výztužných lan – nejméně 15,5 MPa. Přenosová pevnost navíc nesmí být menší než 50 % přípustné třídy betonu pro pevnost v tlaku.

Při výpočtu železobetonových konstrukcí ve fázi předběžného stlačování se vypočítané charakteristiky betonu berou jako pro třídu betonu, numericky rovné přenosové pevnosti betonu (lineární interpolací).

U konstrukcí vystavených opakovanému zatížení musí být kotvení výztuže obzvláště spolehlivé. Proto by se u takových konstrukcí měly minimální hodnoty tříd uvedené v tabulce 1.7 pro předpjatou drátěnou výztuž a předpjatou tyčovou výztuž tříd A-IV a At-IV, At-IVC a At-IVK všech průměrů, jakož i tříd A-V a At-V o průměru 10 mm, zvýšit o jeden stupeň (18 MPa) s odpovídajícím zvýšením přenosové pevnosti betonu.

Při navrhování jednotlivých typů konstrukcí je možné snížit minimální třídu betonu o jeden stupeň (5 MPa) oproti uvedené v tabulce 1.7 s odpovídajícím snížením přenosové pevnosti betonu.

Při navrhování uzavíracích jednovrstvých pevných konstrukcí, které plní tepelně izolační funkce, je přípustné použít předpjatou výztuž třídy A-IV o průměru nejvýše 0,3 mm pro lehký beton tříd B14. B7,5 s relativní hodnotou tlaku betonu obp/Rbp nejvýše 12,5, přičemž přenosová pevnost betonu Rbp musí být alespoň 80 % betonové třídy. Jemnozrnný beton se nepoužívá pro železobetonové konstrukce vystavené opakovanému zatížení, stejně jako předpjaté s rozpětím větším než 12 m při výztuži drátěnou výztuží tříd B-II, Bp-II, K-7 a K-19.

Třída pevnosti v tlaku jemnozrnného betonu používaného k ochraně proti korozi a zajištění přilnavosti předpjaté výztuže umístěné v drážkách a na povrchu konstrukce k betonu nesmí být nižší než B 12,5 a pro injektáž kanálů nejméně B 25.

U monolitických spojů železobetonových konstrukcí se třída pevnosti v tlaku betonu stanoví v závislosti na provozních podmínkách spojovaných prvků, ne však nižší než B7,5. U prefabrikovaných monolitických konstrukcí sestávajících z prefabrikovaných předpjatých prvků a monolitického (dodatečně uloženého) betonu nesmí být u monolitických spojů prefabrikovaných prvků třída pevnosti v tlaku nižší než třída betonu spojovaných prvků, pokud tyto prvky alespoň částečně spadají do stlačené zóny konstrukce; ve všech ostatních případech ne nižší než třída monolitického betonu umístěného na prefabrikovaných prvcích.

Značky betonu pro vodotěsnost a mrazuvzdornost betonových a železobetonových konstrukcí v závislosti na jejich provozním režimu, hodnotách vypočítané zimní venkovní teploty vzduchu v oblasti výstavby a třídě budov podle stupně odpovědnosti se přijímají nejméně za nižší než ty uvedené v tabulkách 1.8, 1.9 a 1.10. U lehkých betonů se známky pro průměrnou hustotu přiřazují podle tabulky 1.11.

Pro monolitické spoje prvků prefabrikovaných konstrukcí, které mohou být během provozu nebo instalace vystaveny záporným venkovním teplotám, se používají betonové třídy s mrazuvzdorností a vodotěsností ne nižšími než ty, které jsou použity pro spojované prvky.