Эти факторы учитываются в формуле прочности бетона.
Влияние марки цемента. Прочность бетона возрастает, в первом приближении, пропорционально марке (или классу) цемента. Следует также отметить, что марка цемента, определяемая по стандарту при В/Ц>0,4, ограничивает и максимальную прочность получаемого бетона. Смеси с меньшими В/Ц стараются не применять, так как в них растет водопотребность и ухудшаются формовочные свойства. Поэтому для получения рациональных составов бетона важен правильный выбор марки цемента, обеспечивающий В/Ц > 0,4.
Влияние качества заполнителей, если они соответствуют стандартам, относительно невелико. Но нестандартные заполнители могут существенно снижать прочность бетона.
Так, пылевидные и глинистые примеси увеличивают водопотребность смеси. Их негативное влияние возрастает с увеличением расхода цемента в бетоне. Чтобы избежать снижения прочности, приходится пропорционально росту водопотребности, а то и в несколько большей степени увеличивать расход цемента.
Вид крупного заполнителя (гравий или щебень) неоднозначно отражается на прочности бетона. Результат зависит от условий сравнения.
При одинаковых В/Ц прочность бетона на гравии ниже, чем на щебне вследствие худшего сцепления его зерен с цементным камнем. Это учитывается при назначении коэффициента А в формуле прочности бетона. Но вследствие меньшей водопотребности расход цемента в бетоне на гравии будет также меньшим.
Для практики более важно сравнение бетонов из равноподвижных смесей. В этом случае применение гравия приводит к снижению водопотребности смеси на 10-15 л/м3. В бетонах пониженной прочности, где роль сцепления не очень велика, прочность бетона на гравии может быть достигнута при меньших расходах цемента, чем на щебне. Дополнительный фактор в пользу гравия — его меньшая стоимость. В итоге гравий оказывается эффективнее щебня в бетонах прочностью до 30 МПа. При большей прочности основную роль начинает играть сцепление, и более эффективным оказывается щебень.
Наибольшая крупность заполнителя оказывает сложное влияние на прочность. При ее увеличении снижается водопотреб-ность смеси, что должно приводить к росту прочности или снижению расхода цемента. В то же время при большей крупности заполнителей увеличивается вероятность появления в зоне их контакта с цементным камнем седиментационных пор и усадочных микротрещин. Кроме того, при меньшей крупности заполнителей бетон имеет более однородную структуру.
Экспериментальные данные противоречивы. По одним из них прочность бетона при увеличении НК заполнителя возрастает. Согласно другим результатам — возрастает лишь при увеличении крупности до 40 мм, а при дальнейшем росте крупности — снижается. Имеются и исследования, согласно которым оптимальная крупность заполнителя зависит от уровня прочности бетона. Она составляет при низкой прочности 70 мм, при средней — 40 мм, а для бетонов высокой прочности — 20 мм и даже 10 мм.
Поэтому можно встретить два вида рекомендаций по назначению наибольшей крупности заполнителей:
- применять заполнители максимально возможной крупности, допускаемой размерами конструкций и ее армирование;
- применять заполнители с НК не более 40 мм, а в бетонах высокой прочности — не более 20 мм.
Вопрос о влиянии крупности заполнителей на прочность имеет и еще один аспект. Повышение прочности при увеличении НК наблюдается для образцов-кубов, при испытании которых имеет место эффект обоймы. Более крупные заполнители усиливают его, что способствует повышению прочности. При испытании стандартных образцов-цилиндров (их высота в 2 раза превышает диаметр) этот эффект становится несущественным и завышения прочности не происходит. При испытании цилиндров обычно наблюдается снижение прочности бетона при росте НК заполнителей свыше 40 мм. Результаты, полученные при этом испытании, более соответствуют прочности бетона в конструкциях.
Поэтому рекомендация применять заполнители с НК не более 40 мм представляется более обоснованной, по крайней мере для бетонов средней прочности. Для бетонов высокой прочности возможно ограничение НК заполнителей величиной 20 мм.
Крупность песка также может оказывать влияние на прочность бетона. При ее уменьшении растет водопотребность смеси. И даже при сохранении постоянным В/Ц (т. е. увеличении расхода цемента) прочность снижается. Но негативное влияние мелких песков можно существенно ослабить, если уменьшить их содержание в бетоне. Так, при подборе состава бетона рекомендуется снижать долю песка в бетоне при уменьшении его крупности.
