Wytrzymałość betonu – od czego zależy?
Beton jest jednym z głównych materiałów budowlanych i wykorzystuje się go w większości nieruchomości. Podobnie jak inne materiały odznacza się różnymi parametrami, które wpływają na jego żywotność. Co nazywamy wytrzymałością betonu? Od czego zależy ta właściwość i jakie ma znaczenie dla budynku?
Czym jest wytrzymałość betonu?
Wytrzymałość betonu czy też po prostu wytrzymałość betonu na ściskanie jest fundamentalną właściwością mechaniczną tego jakże popularnego materiału budowlanego. Potocznie określa się ją także mianem klasy betonu. Parametr ten pozwala na oszacowanie przybliżonej wielkości naprężeń ściskających, które beton jest w stanie przenieść. Mówiąc prościej – jest to odporność betonu na nacisk. Dzięki zdolności do przeciwstawiania się zniszczeniu uwarunkowanemu przez działanie sił zewnętrznych materiał zapobiega odkształceniom i powstawaniu naprężenia wewnętrznego.
Od czego zależy wytrzymałość betonu na ściskanie?
Głównym współczynnikiem wpływającym na wartość wytrzymałości betonu wobec siły nacisku jest tzw. czynnik wodno-cementowy. Odnosi się on do stosunku zaprawy murarskiej, czyli mieszanki wody oraz cementu (spoiwa i kruszywa) – im niższa jest wartość współczynnika W/C, tym wyższa jest klasa betonu. Nietrudno się domyślić, że znacznie lepszym wyborem w kontekście wytrzymałości na ściskanie będzie beton, który odznacza się wysoką zawartością spoiwa. Ogólnie przyjęto, że wartość wskaźnika W/C powinna wynosić od 0,2 do 0,6.
Niemniej jednak wytrzymałość betonu na ściskanie jest uzależniona od szeregu innych czynników. Mowa tu o takich kwestiach jak:
wiek betonu,
sposób i czas obciążenia,
geometria elementów próbnych,
rodzaj i ilość zastosowanego cementu,
rodzaj wykorzystanych domieszek chemicznych,
warunki środowiskowe (termiczno-wilgotnościowe),
rodzaj, uziarnienie oraz wytrzymałość użytego kruszywa.
Wytrzymałość betonu wzrasta proporcjonalnie do jego wieku. Najsilniejszy wzrost następuje w ciągu pierwszego tygodnia twardnienia. Natomiast po 28 dniach procesu twardnienia dużą rolę odgrywa wilgotność środowiska. W przypadku warunków o optymalnym poziomie wilgotności wytrzymałość betonu może może ulec zwiększeniu nawet o 100% w ciągu kilkunastu następnych lat. Dla porównania – gdy beton twardnieje w suchym środowisku, to po roku jego odporność będzie większa o zaledwie 40% i wartość ta raczej nie ulegnie już zmianie.
Warto też wspomnieć, że wytrzymałość betonu na ściskanie jest też uzależniona od kształtu. Zgoła inaczej na pionowy nacisk reaguje bryła walcowata (np. betonowy silos) aniżeli element o kształcie kostki (np. betonowe bloki budowlane).
Czym jest wytrzymałość betonu na rozciąganie?
Zgoła odmienną cechą jest parametr określany jako wytrzymałość betonu na rozciąganie, czyli odporność na działanie naprężenia rozciągającego. W tym przypadku mowa o występowaniu odkształcenia betonu w płaszczyźnie poprzecznej – siła pionowego nacisku powoduje rozchodzenie się betonu na boki. W większości przypadków wytrzymałość betonu na rozciąganie jest równoznaczna od 1/8 do 1/12 wartości wytrzymałości betonu na ściskanie. Dla łatwiejszych obliczeń szacuje się, że jest dziesięciokrotnie mniejsza. Wartość odporności na rozciąganie jest przeważnie podobna dla próbek sześciennych i walcowych).
Jak zadbać o prawidłową wytrzymałość betonu?
W przypadku wytrzymałości betonu na rozciąganie sprawa jest to dość prosta. Dla optymalnego rozkładu sił nacisku niezbędne jest umieszczenie w betonie stalowych prętów i siatki, co potocznie określa się mianem wykonania zbrojenia. Natomiast przygotowany materiał nazywany jest żelbetonem. Obecność elementów ze stali gwarantuje kompensację sił rozciągających, a beton koncentruje się na oddziałującym nacisku.
Jeżeli chodzi o wytrzymałość betonu na ściskanie, to w tym przypadku niezbędne jest przeprowadzenie tzw. pielęgnacji betonu. W praktyce pielęgnacja betonu to proces kontrolowania temperatury oraz migracji wody z materiału, oraz do jego wnętrza. Cel wykonania prawidłowej pielęgnacji betonu to:
zapobieganie skurczom wywołanym przez przesadną utratę wilgoci z elementu betonowego,
utrzymanie odpowiednich warunków termicznych i właściwej wilgoci w dojrzewającym betonie,
ograniczenie naprężeń termicznych, które są rezultatem różnicy temperatur między powierzchnią, a wnętrzem konstrukcji betonowej,
protekcja materiału betonowego przed negatywnym oddziaływaniem czynników o potencjalnie destrukcyjnym wpływie tj. promieniowanie słoneczne, wiatr, deszcz, śnieg.
Beton mrozoodporny – co to jest?
Problem pękającego betonu i powstających uszkodzeń w jego strukturze jest przeważnie rezultatem niskiej temperatury. Zwłaszcza jeżeli w przygotowanej mieszance okaże się, że znacznie większą zawartość stanowi woda. Wówczas rozwiązaniem może być wykorzystanie betonu mrozoodpornego. Tego typu beton powstaje wskutek odpowiedniego napowietrzenia mieszanki betonowej, co powoduje powstanie materiału o optymalnej strukturze. Wytworzenie w betonie sieci kapilarnych porów sprawia, że zawarta w nim ciecz jest równomiernie przetransportowana po powierzchni całego elementu konstrukcyjnego.
Niska temperatura otoczenia i zamarzanie wody sprawia, że ciecz zawarta w pęcherzykach powietrznych zwiększa swoją objętość. Jednak beton mrozoodporny zapobiega, aby ich powiększenie doprowadziło do naruszenia jego kondycji i wewnętrznych pęknięć. Zawartość powietrza w betonie musi być dostosowana do rodzaju cementu, ilości wykorzystanych w nim dodatków mineralnych, temperatury, urabialności mieszanki betonowej czy poziomu ziarnistości zawartego kruszywa.
Chcesz zadbać o wytrzymałość betonu? Postaw na FastKraków!
Firma FastKraków specjalizuje się w różnych usługach budowlanych. Mamy doświadczenie w przygotowaniu betonu mrozoodpornego i pielęgnacji zaprawy murarskiej w celu nadania odpowiedniej wytrzymałości betonu. Realizujemy projekty w różnych typach nieruchomości – począwszy od domów jednorodzinnych, a skończywszy na budynkach firmowych, lokalach usługowych czy obiektach użyteczności publicznej. Zainteresowanych współpracą zachęcamy do kontaktu.