Какой марки нужен бетон для фундамента дома

Сложность расчёта и устройства фундаментов усугубляется широким разнообразием марок бетона, используемых в их производстве. Подходящий материал определяется не только типом и назначением конструкции, но также по гидрогеологическим особенностям строительной площадки.

Марки бетона по прочности

Для всех разновидностей строительного бетона существует общая классификация, в которой за ключевой критерий принимается прочность материала на сжатие. Единицей измерения служит килограмм-сила на см² (кгс/см²), цифра в обозначении марки — предел разрушительного воздействия при стендовых испытаниях кернов из бетона, набравшего проектную прочность при выдержке в 28 дней. По системе маркировки классов бетона (В) в качестве числового значения указывается значение в МПа, гарантированно не превышающее предельной разрушающей нагрузки. Фактическая прочность бетона становится в 1,5–2 раза выше после годичной выдержки, в условиях реальной эксплуатации такой прирост прочности составляет около 50–70%.

В гражданском строительстве используются марки бетона по прочности от М100 до М500 или соответствующие им классы от В10 до В40. Стоит помнить, что прочность бетонной массы на сжатие не определяет итоговой конструкционной прочности. Однако это значение используется в расчёте сосредоточенных и распределённых нагрузок бетонной конструкции, где также учитывается форма, размеры и схема армирования. Основная методология заключается в расчёте деформационной способности арматуры, силы её сцепления с массой и прочности этой массы на сжатие с приложением силы по векторам растяжения, сжатия и скручивания.

Область применения марок М150 и ниже — это бетонная подготовка: стяжки, нижние слои фундамента, не содержащие армирования, бетонирование столбов и т. д. Марки М200–М300 используют для ленточных фундаментов простых сечений с верхним и нижним каркасным армированием. Марки М350–М500 предназначены для МЗЛФ сложных сечений, свайных и свайно-ростверковых конструкций, плитных и нормально заглубленных фундаментов зданий с числом надземных этажей не более двух. Марки выше М500 имеют в частном строительстве ещё более узкую область использования — многоэтажные цокольные фундаменты, основы для построек этажностью в 3 и выше, сильно нагруженные бетонные каркасы. В большинстве объектов ИЖС такой прочный бетон практически не используется.

Таблица соотношения марок и прочности бетона

Прогнозирование нагрузки

Требуемая прочность железобетонного фундамента определяется по приложенной к нему нагрузке. Итоговое воздействие на основание здания включает три составляющих: масса всех строительных конструкций, эксплуатационная нагрузка из расчёта в 100–150 кг/м², а также снеговая нагрузка согласно климатическому району.

Для отдельно взятой конструкции требуется прочность, равная максимально возможному значению сосредоточенной нагрузки. В основном сосредоточение происходит из-за неравномерного размягчения грунта от размокания, а также естественной неоднородной плотности почвы. Для фундаментов сложных сечений отдельно рассчитывают косвенные нагрузки: боковое давление грунта, влияние смещения верхнего слоя на склонах, силы морозного пучения.

Самостоятельное построение физической модели фундамента на сегодняшний день не требуется, можно использовать онлайн-калькуляторы. Большинство из них работают по схеме определения соответствия, результат вычислений — коэффициент запаса прочности, который может быть отрицательным при несоответствии выбранной конструкции или марки бетона приложенным нагрузкам. В качестве исходных данных калькулятором принимаются основные размеры фундамента, предполагаемая марка бетона по прочности, количество и размещение армирующих элементов, общая рассредоточенная нагрузка (то есть снаряжённая масса здания), схема и расположение опор, а также несколько коэффициентов, дающих нужные поправки на условия эксплуатации.

Наполненность/плотность распространённых бетонов

Помимо несущей функции бетонный фундамент может выполнять и локализующую, препятствуя проникновению грунтовых вод в подвальные помещения. В таких случаях помимо конструкционной прочности определяются фильтрационная способность бетона. Она зависит от содержания пор и микротрещин, способных пропускать грунтовые воды при наличии разницы давлений.

Содержание пустот в бетоне напрямую влияет на его плотность. Она, в свою очередь, увеличивается по мере роста прочности бетона. Но есть и другие факторы, влияющие на наполненность, в основном это соотношение воды и цемента, условия протекания гидратации, тип уплотнения и в целом технология заливки и уплотнения бетонной смеси.

В строительстве МЗЛФ применяются преимущественно лёгкие (до 1,8 т/м³) бетоны — к конструкции изначально не предъявляются требования к локализующей способности. Нормально заглубленные фундаменты и стены цокольных этажей с высокими требованиями к гидроизоляции изготавливают из тяжёлых (2–2,5 т/м³) бетонов, что полностью коррелирует с используемыми марками прочности от М350 до М500. Более прочные марки имеют ещё более высокую плотность, такой бетон считается особо тяжёлым и в гражданском строительстве находит применение крайне редко.

Водопоглощение и морозостойкость бетона

Фундамент требует защиты от влияния условий среды, в которой находится. Основной риск представляет просачивание влаги, содержащей растворённый кислород, к элементам армирования. Увеличение защитного слоя бетона в таком случае не добавляет особой прочности конструкции, ведь арматура не распределяется дальше от центра, но при этом возрастает собственный вес фундамента.

Правильно выбирая марки бетона по водопоглощению и морозостойкости, можно уменьшить толщину защитных слоёв и тем самым снизить расход материала. Начать следует с того, что с повышением плотности бетона его водопоглощение вместе с содержанием пор становится ниже и для каждой марки по прочности имеет максимально допустимые значения, которые описываются монограммами из ГОСТ 12730.4–78.

Водопоглощение бетона маркируется литерой W и количественно (W4–W20) указывает на давление воды, при котором образец стандартной толщины гарантированно не проявляет фильтрационного эффекта. Классом по водопоглощению определяется морозостойкость, обозначаемая как F со значениями от 75 до 500 — количеством циклов заморозки, при котором нет существенной (более 5%) потери прочности.

Отметим, что необходимый класс по морозостойкости и водопоглощению определяется климатическими условиями и гидрогеологической обстановкой на строительной площадке. При наличии утепления или гидрозащиты для фундамента допускается использовать бетоны более низких марок. Выше указаны диапазоны марок и классов, применяемых в индивидуальном строительстве, общая же классификация включает больше разновидностей.

Минеральный наполнитель

Итоговые параметры бетонных изделий определяются не только характеристиками используемого связующего. Качества минерального наполнителя порой имеют не меньшее значение. Прежде всего, использование разных каменных пород и фракций наполнителя может приводить к увеличению/снижению плотности, а значит, и основных эксплуатационных показателей.

Также фракция бетона выбирается в зависимости от расстояния между элементами армирования, которое должно быть в 2–2,5 раза выше самого крупного размера щебня, чтобы полностью исключить расклинивание и закупорку с образованием незаполненных участков. Фракция также должна выбираться соразмерно габаритам бетонного изделия, обычно она составляет не более 1/10–1/15 части наименьшего линейного размера.

Обычно для малогабаритных железобетонных конструкций вроде ленточных и свайно-ростверковых фундаментов используют наполнитель из мытого горного гравия или лёгких вулканических пород фракцией до 50 мм. Для тяжёлых бетонов, используемых в строительстве плитных и заглубленных фундаментов, следует отдать предпочтение гранитным и базальтовым наполнителям размерами до 70–80 мм. Для облегчённых фундаментов или утепляющих слоёв бетона может использоваться наполнитель из керамзита.

Влагосодержание смеси

Для строительства фундамента рекомендуется использовать товарный бетон, либо приготовленный по месту под наблюдением технолога. Основание здания — конструкция ответственная и точное содержание ингредиентов имеет первоочередную важность для соответствия проектным характеристикам. При нарушенном соотношении цемент/вода смесь может расслаиваться при заливке или наоборот — подвергаться усиленному трещинообразованию при гидратации цемента.

Именно по этой причине в привозной бетон не допускается добавлять воду, равно как не допускаются потери цементного молока в течение долгого открытого хранения. В зависимости от используемого типа и марки цемента, для бетона регламентируется не только начальное содержание влаги, но и динамика её убывания в первые 28 дней. Поддерживать соответствующие условия в период набирания прочности железобетонным фундаментом порой даже более важно, чем правильное определение марки бетона, ведь даже самый качественный материал может быть испорчен нарушениями технологии производства бетонных работ.

рмнт.ру