Необходимость оценки прочности бетона

Классификация методов испытаний, этапы проведения

Бетонное основание в процессе строительства проверяется в состоянии незатвердевшей массы и в застывшем виде. Выбор методов испытания бетона зависит от года постройки и эксплуатации сооружения, применяемом оборудовании, исходных данных.

В жидком виде смесь исследуется после замеса строительного раствора. Это нужно для определения технологических показателей.

Проводятся следующие алгоритмы:

  • проверка коэффициента уплотнения;
  • осадка конуса. Определяет показатель однородности структуры и ее консистенции;
  • изменение пластичности материала;
  • наличие или отсутствие пустот.

В частной застройке используется осмотр поверхности. Это эмпирически позволяет дать оценку качеству работы.

Признаки хорошего бетона:

  • густое «молочко» поверх основания;
  • цвет: серый с зеленоватым отливом. Желтый является плохим признаком;
  • раствор покрывает все фракции наполнителя;
  • стальной молоток после удара о конструкцию отскакивает со звоном.

На затвердевшую бетонную смесь оказывают воздействие другими методиками.

Разрушающие методы

Отбор проб бетона на строительной площадке (ГОСТ 28570-90) осуществляется путем выпиливания образца с помощью алмазных буров из застывшего монолита. При втором варианте смесь отливается в лаборатории в форме конуса, куба, цилиндра. На материал воздействуют возрастающим давлением (сжатием) с фиксацией момента начала разрушения.

Неразрушающие прямые методы

Обследовать основание помогут инструменты или приборы, способные выявить свойства бетонного раствора без повреждения конструкции или отдельного экземпляра. Взаимодействие происходит механически посредством:

  • отрыва. К монолитной конструкции эпоксидным клеем крепится кусок из стали, который резко срывается вместе с фрагментом бетонного основания устройством ГПНИ-5. Прилагаемое усилие преобразуется в коэффициент посредством формулы;
  • отрыва со скалыванием. Аппарат следует установить в полость бетона при помощи специальных анкеров, а затем ими извлекается часть застывшего цемента;
  • скалывания ребра. Применяется на поверхностях с выступающими углами. ГПНС-4 прикрепляется к выступу и постепенно нагружается.

Неразрушающие косвенные методы

Определение прочности бетона может обойтись без трудоемкого процесса сверления, установки прибора в основание конструкции. Примером могут служить акустические устройства. Их погрешность составляет около 5%.

Различают разное воздействие для определения марки материала:

  • ударный импульс. Пьезоэлектрический прибор преобразует энергию от бойка о поверхность основания в электрический ток;
  • ультразвук. Аппарат УГВ-1 сравнивает скорость распространения волн в стандартной модели и застывшем монолите;
  • пластическая деформация. Молотком Кашкарова наносится серия ударов по застывшей конструкции. Затем проводится измерение следов на бетоне и сравнение их с эталонными образцами;
  • упругий отскок. Склерометр отмечает величину обратного движения бойка после соприкосновения со стеной. Так исследуется твердость материала.

Эта тактика более доступна для использования. Но следует по возможности устранить факторы, приводящие к искажению данных.

Стройотдел

Приготовление образцов (кубиков) для испытания бетона. Укладывание в формы жесткого (трамбованного) бетона производилось при 20-см кубиках в два слоя толщиной 12 см каждый, при 30-см кубиках—в два слоя по 18 см каждый.

Трамбование производилось металлической трамбовкой весом 12 кг с площадью основания в 12х12 см2, падающей с высоты 15 см при 20-см кубиках и с высоты 25 см- при 30-см кубиках. Трамбование производилось тремя ударами по каждому месту при 4 обходах всей площади слоя рядами с перекрытием ударяемых поверхностей.

При 20-см кубике каждый слой должен был трамбоваться 48 ударами, что соответствовало 1 кгм работы на 100 г смеси.

Укладывание пластичного и литого бетона производилось также двумя такими же слоями. Каждый слой должен был проштыкован 56 раз (при кубике 30-см—112 раз) железным прутом диаметром 10—16 мм с круглозаостренным концом.

После трамбования или штыкования последнего слоя поверхность кубика выравнивалась металлической линейкой.

Через 2—4 часа после формования открытая поверхность кубика должна была покрыта чистым цементным тестом в возможно более тонком слое для образования ровной поверхности. Кубики освобождались от боковых стенок через 24 часа при жестком — трамбованном бетоне и через 48 «час. — при пластичном и литом.

После этого кубики оставлялись еще на 24 часа на нижней доске, а затем осторожно снимались и сохранялись до испытания во влажном песке или во влажных опилках при температуре +15—20° С. www.stroyotd.ru

www.stroyotd.ru

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона — это способность насыщенного водой бетона сохранять свои прочностные характеристики, после попеременное замораживания и оттаивания. Наша лаборатория использует третий ускоренный метод в соответствии с ГОСТ 10060-2012 для определения марки по морозостойкости. Данный параметр влияет на прочностные характеристики бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания. Так же мы можем выполнить контроль морозостойкости ультразвуковым методом по образцам, отобранным из конструкции, или её частей по приложению А ГОСТ 10060.

Марки бетона по морозостойкости: от F75 до F1000 число в марке — это количество циклов, способное выдержать материал в естественных условиях попеременного замораживания и оттаивания от +20 до -20 °С.

Стандартные формы образцов для испытаний: образцы-кубы 100х100х100 мм. По образцам, отобранным из конструкции, см. приложение А ГОСТ 10060.

Минимальное количество образцов для испытаний: 12 шт.

Этапы проведения испытаний:

  • На начальном этапе все 12 образцов взвешиваются и измеряются, для проверки требования ГОСТ по однородности плотности у всех образцов;
  • Образцы погружают в 5% солевой раствор на 1/3 их высоты и оставляют в таком состоянии на 24 часа. После уровень раствора увеличивают до 2/3 их высоты и тоже оставляют на 24 часа. Дальше уровень раствора должен быть выше высоты образцов минимум на 20 мм, в таком состоянии они находятся 48 часов;
  • После вымачивания в солевом растворе контрольные образцы испытывают на прессе, а основные взвешивают и помещают в морозильную камеру на заданное количество ускоренных циклов замораживания и оттаивания. Образцы находятся в металлическом ящике, заполненном солевым раствором;
  • По завершению циклов основные образцы так же взвешиваются и испытываются на прессе в случае сохранения формы и размеров;
  • Камеральная обработка результатов в соответствии с ГОСТ и выпуск протокола.

Сроки проведения испытаний:

Марка по морозостойкости F1000 F800 F600 F500 F400 F300 F200 F150 F100 F75
Количество циклов по 3-му ускоренному методу 35 27 19 15 12 8 5 4 3 2
Время испытаний в камере, час. 385 297 209 165 132 88 55 44 33 22
Сроки, дней 21 17 13 11 10 8 7 6 6 5

Способы испытания бетона

Бетон как строительный материал подвергают испытаниям как в затвердевшем, так и в незатвердевшем состоянии. При этом цели испытаний разные. В первом случае определяются прочностные и другие эксплуатационные характеристики твердого материала, а во втором случае его технологические показатели: удобоукладываемость, уплотняемость, пластичность и наличие воздуха.

Кроме того различают неразрушающие и разрушающие способы испытания. Рассмотрим виды испытаний бетонного раствора по «ходу» его применения – до схватывания и набора прочности и после схватывания и набора марочной прочности.

Что влияет на прочность

Прежде, чем изучать методы определения прочности бетона, необходимо разобраться с тем, что влияет на данный показатель и какие факторы могут негативно сказаться на характеристиках застывшего камня. Также следует помнить о том, что затвердевшая на строительном объекте бетонная смесь может демонстрировать совершенные иные свойства в лабораторных условиях.

При условии использования цемента идентичного качества, наполнителей с теми же техническими характеристиками, на прочность бетона могут влиять факторы, не имеющие отношения к самому материалу.

Что влияет на прочность бетона:

Условия и длительность транспортировки смеси (если раствор готовится не на строительной площадке, а на заводе).
Метод укладки бетона в опалубку.
Форма и размеры конструкции.
Окружающая среда – уровень влажности, температура воздуха на протяжении всего времени твердения раствора.
Вид напряженного состояния.
Правильность ухода за застывающим монолитом после заливки.

Как правило, качество смеси значительно ухудшается и характеристики понижаются в случаях невыполнения норм и правил работы с бетоном.

Основные нарушения технологии, понижающие прочность:

Осуществление доставки замешанной смеси не в миксере.
Превышение допустимого значения времени в пути.
Отсутствие уплотнения трамбовками/вибраторами при заливке раствора.
Очень низкая/высокая температура воздуха при выполнении работ, ветер или дождь.
Отсутствие оптимальных условий твердения после заливки в опалубку.

В результате неправильной транспортировки, несоблюдения условий выполнения работ бетонная смесь может схватываться и расслаиваться, терять подвижность. При отсутствии уплотнения в толще камня остаются воздушные пузыри, понижающие качество. При окружающей температуре +10-25 градусов и высокой влажности в течение 7-15 суток после заливки бетон набирает 70% проектной прочности. В противном случае сроки затягиваются, монолит может деформироваться, демонстрировать более низкую прочность.

На заводах железобетонных изделий часто используют пропаривание либо автоклавную обработку конструкций для уменьшения срока набора прочности бетоном. Данный процесс обычно занимает 8-12 часов, но в условиях строительной площадки такой метод реализовать не удастся.

Для проверки бетона на прочность и соответствие проектным характеристикам используют самые разные методы и способы. В их число входят лабораторные испытания образцов, косвенные и неразрушающие прямые методы и т.д.

Какие факторы могут влиять на погрешность исследований:

Дефекты поверхности камня.
Неравномерность состава раствора.
Влажность материала.
Армирование бетонного монолита.
Промасливание, коррозия, карбонизация слоя внешнего.
Неисправности в работе приборов для исследования – слабый заряд аккумулятора, выход из строя деталей и т.д.

Наиболее информативной считается проверка бетона методом изъятия образцов из толщи монолита и последующее их исследование. В таком случае удается исключить ошибки, но вот трудоемкость и дороговизна метода не способствуют его популярности.

Чаще всего бетон на прочность проверяют с применением приборов для измерения характеристик, находящихся в прямой зависимости с прочностью – усилие на скол/отрыв, твердость, длина волны и т.д. Далее для вычислений используют специальные формулы.

Методы и испытания бетона на прочность

Для определения марки и класса бетона используют разнообразные методы – все они относятся к категориям разрушающих и неразрушающих. Первая группа предполагает проведение испытаний в условиях лаборатории посредством механического воздействия на образцы, которые были залиты из контрольной смеси и полностью выстояны в указанные сроки.

Для проведения исследований используют специальный пресс, который сжимает опытные образцы и демонстрирует предел прочности при сжатии. Разрушение – наиболее верный и точный метод исследования бетона на прочность таких видов, как сжатие, изгиб, растяжение и т.д.

Основные неразрушающие методы исследований:

  • Воздействие ударом.
  • Разрушение частичное.
  • Исследование с использованием ультразвука.

Ударное воздействие может быть разным – самым примитивным считается ударный импульс, который фиксирует динамическое воздействие в энергетическом эквиваленте. Упругий отскок определяет параметры твердости монолита в момент отскока бойка ударной установки.

Также используется метод пластической деформации, который предполагает обработку исследуемого участка особой аппаратурой, которая оставляет на монолите отпечатки определенной глубины (по ним и определяют степень прочности).

Частичное разрушение также может быть разным – скол, отрыв и комбинация данных способов. Если для испытаний используется метод скола, то ребро изделия подвергают особому скользящему воздействию для откалывания части и определения прочности. Отрыв предполагает использование специального клеящего состава, которым на поверхности крепят металлический диск и потом отрывают. При комбинировании данных способов анкерное устройство крепят на монолит, а потом отрывают.

Когда используется ультразвуковое исследование, применяют специальный прибор, способный измерить скорость прохождения ультразвуковых волн, проникающих в монолит. Основное преимущество данной технологии – она позволяет изучать не только поверхность, но и внутреннюю структуру бетона. Правда, в процессе исследований велика вероятность погрешности.

Методы испытаний застывшего бетона

Основным типом испытаний бетона, который применяют для всех типов конструкций, является испытания бетона на прочность при сжатии

Этот показатель указывается в маркировке бетона, что характеризует его важность

Существует два независимых способа испытания на прочность. Это лабораторные испытания бетона на прочность перед отправкой готового материала на объект и проверка прочности конкретного застывшего материала непосредственно на строительной площадке. При этом для особо ответственных сооружений по результатам испытаний составляется протокол испытания бетона на прочность, в котором указываются полученные данные и дата испытания.

Рассмотрим оба способа подробнее. Порядок испытания бетона на прочность лабораторными способами регламентирован требованиями нормативного документа – действующий стандарт ГОСТ 10180-2012. Суть метода проста, и заключается в изготовлении кубических или цилиндрических образцов определенного размера.

Размеры кубиков для испытания бетона также определены требованиями указанного ГОСТ и составляют бетонные элементы с длиной ребра: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров. Цилиндрические образцы для проверки на прочность могут иметь диаметр: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров.

После заливки образцов и выдержки их в течение определенного времени, с помощью социального пресса осуществляется разрушение образца. При этом фиксируется математическая величина разрушающей силы, которая и характеризует прочность бетона на сжатие. Это очень точный, но не всегда приемлемый метод.

Строительство не может ждать пока образцы бетона схватятся и наберут марочную прочность. Поэтому строительные компании используют в своей практике эмпирические методы испытания бетона на прочность. Данные методы подразделяются на две основные группы: частично разрушающие бетон и неразрушающие бетон.

Технология частичного разрушения является самым достоверным методом и согласно требований нормативных документов обязательна при сдаче здания в эксплуатацию. Техническая суть технологии частичного разрушения заключается в клеевой фиксации специального стального диска на поверхности испытуемой конструкции.

Далее с помощью специального устройства диск отрывается вместе с куском бетона. Величина силы отрыва фиксируется специальным прибором – это и есть значение прочности данной бетонной конструкции.

Контроль прочности бетона методом скалывания ребра

Последним прямым методом неразрушающего контроля является модификация метода отрыва — метод скалывания ребра. Основное отличие заключается в том, что прочность бетона определяют по усилию (Р), необходимому для скалывания участка конструкции, расположенному на внешнем ребре. В нашей стране долгое время выпускались приборы типа ГПНС-4 и ПОС-МГ4 Скол, конструкция которых предполагала обязательное наличие двух рядом расположенных внешних углов конструкции. Захваты прибора подобно струбцине крепились на испытываемый элемент, после чего через захватывающее устройство прилагалось усилие к одному из ребер конструкции. Таким образом, испытание можно было проводить только на линейных элементах (колонны, ригели) или в проемах на краях плоских элементов (стены, перекрытия). Несколько лет назад была разработана конструкция прибора, которая позволяет устанавливать его на испытываемый элемент с наличием только одного внешнего ребра. Закрепление осуществляется к одной из поверхностей испытываемого элемента при помощи анкера с дюбелем. Данное изобретение несколько расширило диапазон применения прибора, но одновременно с этим уничтожило основное преимущество метода скалывания, которое заключалось в отсутствии необходимости сверления и потребности в источнике электроэнергии.

Прочность бетона на сжатие при использовании метода скалывания ребра определяется по нормированной зависимости:

где m — коэффициент, учитывающий крупность заполнителя.

Таблица 2. Сравнительные характеристики прямых методов неразрушающего контроля

Преимущества Метод
Отрыв Отрыв со скалыванием Скалывание ребра
Определение прочности бетонов классом более В60 +
Возможность установки на неровную поверхностьбетона
(неровности более 5 мм)
+
Возможность установки на плоский участок конструкции (без
наличия ребра)
+ +
Отсутствие потребности в источнике электроснабжения для
установки
+* +
Быстрое время установки + +
Работа при низких температурах воздуха + +
Наличие в современных стандартах + +
* без свердения борозды, ограничивающей участок
отрыва

Для наглядности сравнения характеристики прямых методов контроля представлены в табл. 2.

Поданным, приведенным в таблице, видно, что наибольшим числом преимуществ характеризуется метод отрыва со скалыванием.

Однако, несмотря на возможность применения данного метода по указаниям норм без построения частной градуировочной зависимости, у многих специалистов возникает вопрос о точности получаемых результатов и соответствии их прочности бетона, определяемой методом испытания образцов. Для исследования этого вопроса, а также сопоставления результатов измерений, полученных прямым методом, с результатами измерений косвенными методами проведен эксперимент, описанный далее.

Отбор кернов. Определение прочности бетона по кернам, отобранным из конструкций

Отбор кернов осуществляют с целью определения прочности бетона конструкции и визуального осмотра выбуренных образцов.

Испытания данным методом предназначены для определения класса бетона испытанных конструкций по прочности, и включает в себя следующие этапы.

1. Отбор кернов (выбуривание бетонных кернов) из конструкции на стройплощадке.

2. Подготовка образцов к испытаниям (из отобранных кернов).

Выбуренный бетонный керн с помощью камнерезательной установки распиливают на образцы-цилиндры.

Количество образцов-цилиндров зависит от диаметра исходного керна, и варьируется от двух до четырех.

После изготовления образцы-цилиндры выдерживаются в лабораторных условиях по ГОСТ 28570 (п.4.1.) в течение 6 дней.

3. Испытания образцов-цилиндров на прочность при сжатии.

Перед испытанием образцы замеряют, взвешивают и испытывают на прессе. Полученные данные систематизируют в таблицу, выводя среднюю прочность по каждому керну (участку бетона конструкции).

Обследование бетонных конструкций

Для чего выполняется контроль качества бетонных, ж/б конструкций?

Лабораторные испытания бетона выполняется для подтверждения его фактического состояния проектным параметрам качества. Экспертиза качества бетона выполняется в несколько этапов различными видами контроля в зависимости от стадии монтажа конструкций.

Как можно сэкономить на услугах строительной лаборатории?

1. Правильно «забивать» кубы бетона. В рамках проведения экспертизы бетона мы часто встречаем ошибки при заливке кубов, как то: неправильно уложили в форму, неправильно уплотнили, нарушили условия хранения (оставили на улице, бетон заморозили, он не «схватился») ведут к получению строительной лабораторией некорректных результаты испытаний контроля прочности бетона, иных. Следствие: дополнительные выезды строительной лаборатории на перепроверку, повторные испытания бетона и трата вами денег на оплату этих выездов. Технология «забивки» подробно приведена в ГОСТ 10180-2012 «Методы определения прочности по контрольным образцам».

2. Как проверить бетон без лаборатории — шпаргалка для прорабов. При поступлении очередной партии в «миксерах» проверьте своими силами удобоукладываемость бетонной смеси. Этот простой метод даст вам первоначальное понимание о качестве поступившего бетона. Лаборатории выполняют это испытание по ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний.»

3. Оптимизируйте кол-во выездов. ГОСТ 18105-2015 «Бетоны правила контроля и оценки прочности» предписывает выполнять испытания прочности бетона по кубам или неразрушающими методами контроля на 7-е и 28-е сутки. Ряд заказчиков необоснованно вызывает строительную лабораторию на каждое снятие опалубки. Это делаете только тогда, если в проекте есть прямое указание на экспертизу распалубочной прочности бетона (т.е. необходимо сделать промежуточные между 7-ми и 28-ми сутками измерения). А каждый выезд строительной лаборатории стоит денег. Дополнительно: объединяйте близкие «по возрасту» виды испытаний и сэкономьте этим время и деньги на вызовы строительной лаборатории.

4. Готовьте площадку зимой. При проведения «отрыва со скалыванием» для ускорения выполнения работ строительной лабораторией к приезду инженеров лаборатории готовьте горелку (газовый балон), удлинитель для прогрева конструкции в зоне испытания, т.к. иначе померзший бетон даст некорректные показатели или специалисты строительной лаборатории будут простаивать без работы, пока вы будете выполнять эти подготовительные работы.

5. Будьте внимательны к документам. Относитесь внимательно к документам на поступившую партию бетона. Мы обнаруживали бетон марки B22,5 там, где по проекту должен быть B30. Причина, как оказалось: с завода отгружали бетон на разные объекты и оператор перепутал получателей данной партии. В итоге на площадку пришел не В30, а В22,5 и его, не проверив, пустили в работу. Ругань, крики – усиление конструкций, неплановые траты денег строительной компанией.

Один из видов классифицикации бетонов: по объемной массе (тяжелые и легкие). Лабораторные испытания бетона легкого бетона (плотность менее 1800 кг/м3) проводят на соответствие его фактической плотности, прочности, морозостойкости, иным параметрам проектным параметрам. Испытания проводятся по контрольным образцам (к примеру, кубы – «кубики», разрушающий вид испытаний на прессе) отобранным из конструкций или иным допустимым нормативами на данный вид конструкций методам.

В случае работы с тяжелым бетоном (плотность более 1800 кг/м3) экспертиза бетона проводится в т.ч. по параметрам прочности при сжатии, морозостойкости и водонепроницаемости.

Как быть с определением параметров бетона в уже смонтированной конструкции? Так называемые, разрушающие лабораторные методы обследования здесь уже не подходят (испытания «кубиков» бетона на прессе). Для этой ситуации контроль качества бетона проводится косвенными методами: отрыв со скалыванием, «ультразвук» бетона, склерометр («упругий отскок»)– неразрушающие методы.