Визначення міцності бетону: методи, апаратура, ГОСТ. Контроль і оцінка міцності бетону

При перевірці будівельних конструкцій визначення міцності бетону здійснюється для з'ясування їх стану на поточний момент часу. Фактичні показники після початку експлуатації зазвичай не збігаються з проектними параметрами. На них безпосередній вплив надають деформаційні навантаження та зовнішні фактори. У процесі діагностики можуть використовуватися різні методи.

Базові терміни і визначення

Перш ніж розглянути основні способи контролю і оцінки міцності бетону, рекомендується ознайомитися з деякими поняттями, щоб в подальшому не виникало питань. Усі терміни та визначення, необхідні для більш чіткого розуміння теми, представлені нижче.

Бетон – будівельний матеріал, отриманий штучним шляхом в результаті твердіння розчину з в'яжучою речовиною і наповнювачами. До складу суміші для досягнення найкращих експлуатаційних якостей можуть вводитися додаткові добавки.

Міцність – властивість затверділого матеріалу сприймати навантаження механічного характеру, не руйнуючись при цьому. При експлуатації конструкції піддаються стисненню і розтягуванню, а також інших впливів.

Межа міцності – найвище значення надається механічного навантаження, наведене безпосередньо до певної площі перерізу, після досягнення якої відбувається часткове або повне руйнування матеріалу.

Руйнуючі методи визначення міцності бетону – контроль перерахованих параметрів шляхом взяття контрольних зразків, відібраних з досліджуваної конструкції за пунктами ГОСТ 28570.

Неруйнівний контроль – перевірка надійності базових властивостей окремих елементів конструкції без проведення демонтажних робіт. При цьому способі немає необхідності виводити об'єкт з експлуатації.

Ділянка випробування конструкції – певна частка обсягу, довжини або площі обмежених розмірів, для якої проводяться випробування на характеристики.

Для чого проводиться контроль?

При будівництві житлових будинків, промислових або комерційних об'єктів визначення міцності бетону дозволяє уникнути багатьох негативних наслідків. Матеріал використовується на різних етапах зведення будівель в різних цілях. Залежно від типу конструкцій, вимоги до сумішей можуть істотно змінюватися. Наприклад, для заливки фундаментів і стін застосовуються різні марки бетону, які визначаються характеристиками міцності. Використання сумішей, що не відповідають що пред'являють вимогам, може призводити до утворення тріщин, погіршення експлуатаційних якостей і передчасного руйнування конструкції. Дослідження часто необхідні для визначення можливості подальшого використання будівлі в будь-яких цілях.

Таблиця міцності бетону: відповідність класів і марок

Будівельні розчини поділяються на категорії, при яких враховуються різні параметри. Зазвичай розбивається міцність бетону в МПа за класами, обозначающимся великою буквою з цифрою. Таке маркування в професійному середовищі вважається найбільш зручною. Наприклад, розчин B25 буде мати міцність 25 МПа.
Що стосується марки бетону, то вона виражає приблизне значення в кілограмах на квадратний сантиметр. Позначення проводиться за тим же принципом. Однак при співвідношенні показників нормативний коефіцієнт варіації може становити 135 відсотків. Для прикладу пропонується ознайомитися зі спеціальною таблицею міцності бетону, в якій наводяться відповідності між класами та марками сумішей.

Клас



Марка



Міцність, кгс/кв. м



B5



M75



65



B10



M150



131



B15



M200



196



B25



M350



327



B35



M450



458

Що впливає на міцність?

При протіканні хімічних процесів відбувається застигання бетонної суміші. Вода вступає у взаємодію з в'язкою речовиною. Під впливом деяких чинників швидкість протікання хімічної реакції може прискорюватися або загальмовуватися. Від них же в деякій мірі буде залежати кінцева міцність бетону. До важливих факторів слід віднести:

початкову активність в'яжучого речовини;

кількість води у складі;

рівень ущільнення;

температурний режим і вологість;

якість змішування компонентів.

Важливу роль грає якість використовуваних наповнювачів. Компоненти з дрібною фракцією і глинистими речовинами, призводять до зниження міцності. Великі частинки мають кращу адгезію з в'язкою речовиною. Їх застосування позитивно позначається на показники міцності.

Класифікація методів дослідження

При визначенні міцності бетону в будівельних конструкціях доводиться вирішувати складні технічні завдання. Розвиток теоретичних і практичних досліджень у сфері контролю якості будівельних складів призвело до появи численних методів. Кожен з них має конкретну сферу застосування, а також свої плюси і мінуси. Якщо брати спосіб впливу безпосередньо на випробовувану конструкцію, то можна виділити три основних методи.

Руйнує. Після проведення контрольних операцій зразок використовувати за призначенням неможливо.

Неруйнівний. Здійснення випробувань не позначається на експлуатаційних здібності конструкції.

Локально руйнує. Після проведення спеціальних заходів потрібен ремонт споруди.

Обстеження повинно проводитися тільки після детального ознайомлення з проектно-технічною документацією. Отримавши певні відомості про використовуваному склад і технологію виготовлення конструкції, можна приступати до робіт з визначення міцнісних якостей.

Від яких факторів залежить вибір методу?

Щоб дізнатися межа міцності бетону, необхідно спочатку визначитися з методикою дослідження. На її вибір вплив виявляються наступні фактори:

стан будівельної суміші;

доступність досліджуваних ділянок;

кількість зібраної інформації;

наявність або відсутність різнорідних шарів в конструкції.

Незважаючи на різноманіття методик, результати, отримані руйнують способами, є найбільш достовірними, так як при випробуваннях вимірюється шуканий показник – зусилля, прикладене при стисненні. Крім того, ретельно вивчається зразок, узятий безпосередньо з тіла конструкції, а не верхня частина.

Руйнівні методи контролю

Сутність способів полягає в дослідженні зразків, отриманих выбуриванием або випилюванням з готової конструкції. На них виявляється статичне навантаження з поступовим збільшенням швидкості росту. В результаті вдається розрахувати напруги при докладених зусиль. Габарити і форма взятих зразків залежать від типу проведених випробувань. Вони повинні відповідати вимогам ГОСТ 10180.

Метод дослідження



Форма випробовуваних зразків



Розміри елементів в міліметрах



Визначення показників міцності бетону на розтяг і стиск



Куб



Довжина ребер фігури може становити 100150200 або 300 мм



Циліндр



Для дослідження береться зразок заввишки в два діаметру, один з яких може мати ті ж розміри, що і ребра куба.



Перевірка показників міцності на осьовий розтяг



Призма, має квадратний перетин



Розміри випробовуваного елемента можуть бути наступними: 200 х 200 х 800100 х 100 х 400 або 200 х 200 х 800 мм.



Циліндр



При проведенні досліджень беруться зразки тих же розмірів, що і у випадку, зазначеному вище.



Визначення міцнісних якостей на розтяг при вигині і здійсненні розколювання



Призма, має квадратний перетин



В ході робіт беруться зразки таких розмірів: 200 х 200 х 800100 х 100 х 400 і 150 х 150 х 600 мм

Для визначення міцності бетону збираються його проби допомогою выбуривания або випилювання окремих частин.

Місця призначаються після попереднього огляду. Ділянка випробування конструкції повинен знаходитися на деякій відстані від стиків і країв.

Залишилися канавки після взяття зразків замуровувати дрібнозернистим бетоном.

В процесі выбуривания або випилювання застосовуються пили з алмазними дисками, спеціальні коронки або відповідний твердосплавний інструмент.

На ділянках взяття проб не повинна бути арматури. Якщо такий варіант не може бути здійснено, то береться частина бетону з металевими прутами перерізом до 16 мм для зразків з розмірами більше 10 див.

Наявність арматури неприпустимо при дослідженнях на осьовий розтяг і стиск. Це негативно позначається на кінцевих показниках. Крім того, прутів не повинно бути в пробах, мають форму призми, при випробуваннях на розтяг при вигині.

Місця вилучення зразків, їх кількість, а також розміри визначаються правилами контролю міцності бетону з урахуванням пунктів ГОСТ 18105.

Кожна взята заготівля маркується та описується в протоколі. Після цього вона піддається ретельній підготовці для подальших випробувань. Всі зразки повинні мати спеціальну схему, в якій чітко відображено орієнтація частин безпосередньо в конструкції.

Неруйнівний контроль механічним способом

В основі цього методу лежать градуювальні залежності. Вони базуються на непрямих характеристиках. До таких належать:

показники відскоку бойка безпосередньо від бетонної поверхні;

параметри енергії ударного імпульсу;

розміри відбитків, що залишилися в результаті механічного впливу;

напруга, що приводить до місцевого руйнуванню при відриві;

зусилля при здійсненні розриву на ребрі конструкції.

Правила контролю міцності бетону пропонується застосовувати певний набір вимірювальних пристосувань при проведенні випробувань: штангенциркуль, кутовий масштаб, часовий індикатор і деякі інші інструменти. Кількість проведених випробувань і відстані між робочими ділянками наводяться в таблиці.

Застосовуваний метод досліджень



Кількість проведених заходів



Відстань в міліметрах



Від країв конструкції



Між робочими зонами



Сколювання ребра



2



-



200



Пластична деформація



5



50



30



Відрив



1



50



Подвійний діаметр диска



Пружний відскік



5



50



30



Ударний імпульс



10



50



15



Відрив зі сколюванням



1



150



Глибина виїмки, помножена на 5

Вищевказані заходи повинні проводитися на ділянці бетонної конструкції загальною площею 100-600 кв. див. Після здійснення основних випробувань дані заносяться в спеціальний журнал для установки градуювальних залежностей між непрямими характеристиками і показниками міцності затверділого розчину.

Неруйнівний контроль фізичними методами впливу

До категорії таких способів відносяться технології акустичного впливу і проникаючих випромінювань. Вони надають можливість судити про якісні характеристики конструкції за внутрішньою структурою, так як вимірюється швидкість поширення хвиль пружних коливань безпосередньо за який випробують матеріалу. Найчастіше використовується прилад для визначення міцності бетону ультразвуковим методом. Він дозволяє зняти показання без надання механічного впливу на конструкцію. З його допомогою вимірюється швидкість проходження ультразвукових хвиль через шар бетону. При наскрізному дослідженні датчики можуть розташовуватися з двох сторона, а при поверхневому – з однієї. Контроль з використанням ультразвуку вважається найбільш інформативним і досить простим. Він дозволяє не тільки оцінити міцнісні параметри, але і знайти можливі дефекти всередині шарів. Використовуваний прилад має декілька режимів роботи, які представлені в таблиці.

Режим



Опис



Калібрування



Дозволяє пристосувати прилад до характеристик бетону. Вимірюються поперечні хвилі всередині затверділої суміші, визначаються важливі параметри, необхідні для зняття якісних образів структури масиву.



Огляд



Дає можливість провести швидке вивчення внутрішньої будови конструкції. Вимірюється товщина, виявляються дефекти або предмети, що знаходяться в масиві (арматура, труби, кабелі).



Збір



Збираються дані про ультразвукових дослідженнях. Запис проводиться в різних положеннях. Сканування здійснюється у вигляді смуги (або особливої стрічки).



Перегляд



Застосовується для аналізу даних на тривалому відрізку часу. На екрані в даному випадку присутні всі типи зображень. Вони можуть відображатися по черзі або відразу.

Ультразвуковий вимірювач міцності бетону дозволяє проводити численні випробування багаторазово, здійснюючи постійний контроль зміни параметрів. Недоліком вважається похибка при співвідношенні акустичних характеристик з базовими параметрами.

Про затвердінні будівельних сумішей на основі цементу

Існує пряма залежність міцності бетону від температури в процесі застигання. Нормальними умовами прийнято вважати режим від 15 до 20 градусів. З пониженням температури сповільнюється наростання міцності. При заморозках затвердіння буде відбуватися, якщо до складу були додані спеціальні присадки. Підвищення температури прискорює процес застигання, особливо якщо вологість є достатньою. Однак нагрівання понад 85 градусів протипоказаний, так як складно захистити бетонну суміш від пересихання. Процес затвердіння можна стимулювати двома способами. Перший з них полягає у використанні внутрішнього тепла, а другий – зовнішнього.

Про аналіз можливих проблем при визначенні міцності

Використовуючи ультразвуковий вимірювач міцності бетону, необхідно особливу увагу приділити встановленню градуювальних залежностей. Без них отримані дані не можуть вважатися доказовими. Для отримання більш точних результатів доведеться врахувати кількість і склад наповнювача, рівень ущільнення, витрата цементу і багато іншого.