Можно просто сказать, что марка – это средняя прочность бетона, а класс – это обеспеченная прочность бетона. Разберем подробно, что же это такое, какие между ними отличия и какие есть тонкости и нюансы.

Марка бетона (М300) – это прочностная характеристика бетона, которая измеряется в кг/см2. Класс бетона (В30) – это также прочностная характеристика, которая измеряется в МПа.

Для того, чтобы разобраться, что же такое марка и класс бетона, в чем их отличие, мы должны понимать, что же такое прочность бетона, и как она определяется.

Прочность бетона – это величина, которая показывает, какую нагрузку может выдержать образец бетона не разрушаясь. Для того, чтобы посчитать прочность бетона, его заливают в специальную форму, оставляют в покое на 28 суток, в течении которых он набирает 100% прочность. Затем бетон достают из формы и подвергают испытаниям.

На выходе получается кубик бетона со сторонами 10х10х10см. Его помещают под пресс, сжимают его и при некоторой нагрузке кубик бетона разрушается.

Испытание кубика бетона на сжатие под прессом

Испытание кубика бетона на сжатие под прессом

Для данного образца бетона его прочность на сжатие будет составлять, например, 210 кг/см2. Но испытать один образец недостаточно. Для того, чтобы более точно посчитать прочностные характеристики бетона, нужно взять несколько десятков образцов.

Для простоты эксперимента возьмем 5 образцов. Мы имеем 5 одинаковых кубиков с размерами 10х10х10см. Каждый из них мы помещаем под пресс и разрушаем. Получается 5 различных величин — для каждого кубика своя определенная прочность.

Допустим, мы имеем следующие прочности кубиков бетона:

183;  190;  210;  225;  231

Для того, чтобы определить марку бетона, нам нужно найти среднее значение этих величин. Для этого их нужно все сложить и разделить на 5:

(183+190+210+225+231) / 5 = 215 кг/см2

То есть, средняя прочность этих 5 образцов – 215 кг/см2.

Чтобы отнести эту величину к какой-то определенной марке, нам нужно посмотреть, какие стандартные табличные значения марки бетона имеются. Ближайшее значение – 200 и 250. В данном случае нам нужно взять наиболее приближенное к среднему значению 215, и оно будет равно 200 кг/см2.

Если бы у нас получилась величина не 215, а допустим, 232 кг/см2, то нам нужно было бы взять марку 250 кг/см2.

Таким образом марка бетона – это скорее лабораторное понятие. При лабораторных испытаниях, когда различным организациям нужно сравнивать результаты по разным составам друг с другом, применяется марка, то есть, средняя прочность.   

Однако, при расчете любых строительных конструкций из бетона, обязательно используется его класс прочности. Использовать терминологию «марка бетона» на строительной площадке является признаком плохого тона.

Что такое марка и класс бетона, в чем разница между маркой и классом, что же такое обеспеченность можно объяснить на следующем примере.

Допустим, вы продаете какие-то бетонные изделия, например, столбы, которые имеют среднюю прочность 100 кг. То есть, 100 кг – это марка вашего столба. Однако, на 1 тысячу столбов имеется один столб с прочностью 50 кг (самый слабый) и один столб с прочностью 150 кг (суперпрочный).

И распределение прочности остальных столбов от минимального до максимального носит характер нормального распределения. Этот характер распределения можно описать с помощью графика функции f(x):

График распределения прочности изделий

График функции f(x) описывает характер нормального распределения прочности изделий от минимального до максимального

Функция – это связь между величинами.

Перед вами стоит задача, какую прочность заявить для вашей продукции? Существует несколько вариантов.

Первый вариант: вы заявляете среднюю прочность, то есть 100 кг. Получается, поскольку данная функция носит абсолютно симметричный характер, то половина столбов у вас будет прочнее среднего значения, а половина наоборот, менее прочная.  То есть, половина всей вашей продукции будет отбракована, и это ведет к разорению бизнеса.

Второй вариант: вы назначаете для своей продукции минимальную прочность – 50 кг. И в принципе все хорошо, прочность всех ваших столбов удовлетворяет заявленной, то есть, больше минимального значения. Но плохо то, что вы намеренно занизили характеристики, а значит и стоимость вашей продукции.

Существует третий, компромиссный вариант: использовать обеспеченную прочность. Что же это такое?

Для начала вспомним, в чем состоит геометрический смысл определенного интеграла. Определенный интеграл равен площади S между графиком подинтегральной функции f (x) и осью ОХ от точки а до точки в:

Grafik 2

Геометрический смысл определенного интеграла

Если вернуться к нашему примеру и представить, что площадь всей фигуры (то есть интеграл этой функции от минус бесконечности до плюс бесконечности) равна 1:

Formula1

то класс прочности, ее обеспеченная прочность – это та отсечка, от которой площадь этой фигуры в правую сторону (интеграл от x до +∞) равен нашей обеспеченности:

Formula2

Grafik 3

Если у нас обеспеченность равняется 95% или t = 0,95, то площадь фигуры от отсечки в точке х должна равняться как раз 0,95.

Grafik 4

На нашем примере пусть  x = 80 кг. 95% столбов имеют прочность выше, чем класс данного столба, то есть, выше, чем 80кг. И лишь 5% (маленький участок слева на графике) имеет прочность ниже, чем 80 кг.

То же самое и для бетона.  Класс бетона – это обеспеченность прочностью всех показателей. То есть, если у нас класс бетона, допустим В30, то при испытании этого бетона 95% результатов должны быть больше либо равны 30МПа.

Существует еще один момент: если мы возьмем один какой-то состав бетона и отдадим его на несколько различных предприятий, то марка бетона по этому составу будет одна и та же, но класс бетона для каждого производства будет свой. То есть, класс бетона – это статистическое понятие.

Первый вариант: допустим, вы изготавливаете бетон при помощи бетономешалки. Естественно, у вас функция нормального распределения будет широкая. То есть, у вас разброс свойств будет очень большой.  

Grafik 5

Функция нормального распределения свойств бетона при изготовлении в бетономешалке

 

Второй вариант: возьмем какой-нибудь среднестатистический завод. У него марка бетона будет та-же самая, но разброс свойств, а значит и функция будет более сжатая.

Grafik 6

Функция нормального распределения свойств бетона при изготовлении на среднестатистическом заводе

 

Третий вариант: возьмем высокотехнологичный завод, где мытый заполнитель, где все очень точно взвешено. И здесь разброс свойств будет минимальным, функция будет иметь очень сжатый вид, хотя марка опять же М300.

Grafik 7

Функция нормального распределения свойств бетона при изготовлении на высокотехнологичном заводе

Средняя прочность для каждого вида производств – одна и та же. Соответственно, одна и та же марка бетона.

Теперь определим класс прочности для каждого из производств.

Для ручной бетономешалки разброс достаточно широкий, поэтому отсечка, которая определяет 95% будет стоять далеко от середины, и при этом класс будет В22,5:

Grafik 8

Марка и класс бетона при производстве бетона ручной бетономешалкой

Для среднестатистического завода отсечка уже будет стоять ближе к середине, и здесь класс бетона уже будет, к примеру, В25:

Grafik 9

Марка и класс бетона при изготовлении бетона на среднестатистическом заводе

Для высокотехнологичного завода отсечка будет практически приближаться к марке, и она будет, к примеру, В27,5:

Grafik 10

Марка и класс бетона при изготовлении бетона на высокотехнологичном заводе

То есть, три разных производства, одна марка и разные классы. Класс – это статистическое понятие, и для расчета конструкций используется именно класс.

В странах СНГ класс бетона определяется по формуле:

В = М (1 – v t)

где: М – марка бетона;

v – коэффициент вариации, по техническим условиям = 13,5%;

t – обеспеченность = 95%;

В = М (1 – 0,135 ∙ 0,95) =0,87 М

Соответственно, переходный коэффициент от марки к классу будет около 0,87.

Получается, что для того, чтобы определить класс прочности не надо заморачиваться ни с какой статистикой, нужно просто открыть таблицу и сопоставить с нашей маркой класс бетона.

Tablicta marok i klasa betona

Марка и класс бетона по прочности на сжатие

То есть, мы упускаем сам смысл класса бетона. Естественно, такой коэффициент не будет устраивать те предприятия, которые выпускают стабильно качественную продукцию. Если у них коэффициент вариации не 13,5, а 5%, то фактически класс прочности бетона может соответствовать марке. Например, М300 и класс В30.

Но на наших предприятиях обычно не ведется серьезная статистическая работа, и класс бетона не назначается исходя из конкретных статистических данных. Поэтому пользуются «древними» таблицами, которым уже более пятидесяти лет. 

Следует сказать, что класс и марка цемента и класс и марка бетона — это разные понятия. У цемента разница между классом и маркой состоит лишь в единицах измерения: марка М – кгс/см2; класс В – МПа. 

1 кг / см2 = 0,1 МПа 

или 1 МПа = 10 кг/см2

При испытании цемента его прочность должна быть не ниже, чем марка или класс в соответствующих единицах измерения.

У бетона принципиальная разница в понятиях марки и класса. 

Обеспеченность для класса нашего бетона составляет 95%, но это не значит, что 5% конструкций будет отбраковано.

Если бетон М350, то его класс по таблице В30. По своду правил для железобетонных конструкций нормативное сопротивление Rb,n для класса В30 составляет 22 МПа. А расчетное сопротивление Rbt, исходя из которого уже рассчитываются конструкции составляет 17 МПа.

Tablicta prostnosti betona

Получается, что фактически расчетное сопротивление почти в два раза меньше чем средняя прочность бетона. По большому счету — огромный запас при расчете железобетонных конструкций. Если еще добавить коэффициенты ответственности здания, коэффициент условия работы, коэффициент надежности по нагрузке, то по факту железобетонные конструкции имеют запас прочности от 20 до 50%.

Для каменных и армокаменных конструкций: при определении расчетного сопротивления кладки используется марка раствора и марка кирпича. Почему марка раствора, а не класс, ведь раствор по большому счету — это тот же бетон, только мелкозернистый.

Дело в том, что кирпич – это мелкоштучная продукция, и в огромном массиве стены этих кирпичей тысячи. А значит, не имеет значение, какой разброс свойств у них. В огромном массиве их прочность усреднится. Поэтому как раз при определении сопротивления кладки используется марка.

Тогда возникает вопрос: почему у газобетона есть и класс, и марка? Это же штучный материал, у которого должна быть только марка, без класса. Но, например, у стенового блока газобетона марка М35, а класс — В2,5.

У той же самой теплой керамики, у нее только марка, классов нет. Почему так? Этому есть логичное объяснение. В современном домостроении из газобетона уже могут изготавливаться какие-то конструкции, например, панели перекрытий.

Для расчета конструкции должен использоваться класс. Но если мы говорим про штучные изделия, про сопротивление кладки из каких-то единичных элементов, то тут используется марка.

Если у нас кирпичи будут из бетона, и мы из этих кирпичей будем возводить стену, то для определения сопротивления этой стены мы будем использовать марку бетона. 

На строительной площадке не используется понятие марка бетона. Единственное свойство, которое однозначно определяет прочность бетона – это его класс.