Определение прочности бетона

Определение прочности бетона проводится при проектировании и контроле качества бетонных конструкций.

Определение прочности бетона – ответственное мероприятие, которое используется при проектировании различных строительных сооружений. Прочность бетона измеряется в МПа либо кг/см2. Этот показатель определяет напряжение, которое способна бетонная конструкция без нарушения целостности. Строительные компании и производители материалов используют международную нормативную документацию – ГОСТ 22690-88, 18105-2010, 28570, а также 10180-2012.

Факторы, влияющие на прочность

В нормальных условиях бетон показывает высокие прочностные показатели при лабораторных испытаниях. Кроме качества бетонного раствора и заполнителей на свойства оказывают влияние следующие факторы:

  • особенности перевозки;
  • форма и геометрия;
  • температура окружающей среды и показатель влажности в течении периода твердения раствора;
  • разновидность напряженного состояния;
  • метод укладки в опалубку;
  • соблюдение правил обслуживания монолита.

Качество бетона и показатель прочности уменьшаются, если при выполнении строительных работ допущены грубые отклонения от рекомендуемой технологии, в их число входят:

  • транспортировка осуществлялась не в специальном миксере;
  • чрезмерная длительность перевозки;
  • при заливке не использовались трамбовки и вибраторы;
  • условия окружающей среды не соответствовали нормальным, например, ураган либо повышенная температура;
  • по завершению укладки не соблюдались нормальные параметры твердения.

Нарушение правил перевозки провоцирует схватывание, недостаточную подвижность, а также расслоение бетонной смеси. При отсутствии уплотнения в полости образуются воздушные пузырьки, они негативно сказываются на свойствах монолита. Если температура варьируется в пределах 15-25 градусов при высокой влажности, тогда в первые 1-2 недели прочность бетона составляет 70%.

Срок увеличивается при нарушении этих условий. Качество смеси ухудшается при пониженной либо, напротив, повышенной температуре. В зимнее время года опалубка утепляется, а летом увлажняется и накрывается полиэтиленом. На предприятиях специалисты выполняют автоклавное воздействие либо пропаривание бетонных конструкций, что уменьшает длительность накопления прочности. В целом на этот процесс уходит до 12 часов.

Чтобы выяснить, насколько точно параметры конструкции соответствуют тем, которые указаны в проекте, следует определить прочность бетона. Также это мероприятие имеет место при диагностике характеристик построенных зданий. Определение прочности состоит из лабораторных исследований образцов, достаточной информативностью обладают косвенные и неразрушающие методы.

Способы контроля и оценки прочности обладают погрешностью, она зависит от следующих аспектов:

  • влажность;
  • неоднородность смеси;
  • всевозможные дефекты;
  • армирование;
  • поломки измерительных инструментов;
  • коррозионные процессы, карбонизация наружной поверхности.

Максимальной информативностью обладает метод определения прочности бетона, при котором образцы изымаются из монолитной конструкции с дальнейшим исследованием. Данный метод минимизирует ошибки и обладает незначительной погрешностью, однако он требует существенных физических и финансовых вложений.

Именно поэтому собственники и строители используют другие способы, например, посредством инструментов, которые определяют параметры, зависимые от прочности – усилие на открыв, твердость, длину волны. Если знать эти показатели, то применение математических формул дает возможность определить желаемый параметр.

Требования к проведению проверки

Заказчики более предпочтительно выбирают неразрушающие методы контроля неразрушающего типа. Современный рынок предлагает специальные инструменты, он предназначены для быстрого получения результата без высверливания, бурения либо вырубки образца, которые нарушают целостность конструкции.

При выполнении контроля и определении прочности учитывают три параметра:

  • точность исследований;
  • цена инструментов;
  • затраты на трудоемкость.

Больших финансовых вложений требует диагностика кернов с использованием пресса и скалывание с отрывом. К менее затратным способам относятся метод ударного импульса, пластической деформации, упругого отскока либо ультразвуковая оценка. Однако использовать их рекомендуется после выяснения градуировочных зависимостей между фактической прочностью и косвенным показателем.

Характеристики бетонной смеси могут значительно отличаться от тех, на которых была создана градуировочная зависимость. Для определения точной прочности бетона на сжатие необходимо обязательно провести исследования кубиков на специальном прессе, а также выясняют усилие на открыв со скалыванием. Если закрыть глаза на эту операцию, то при определении прочности бетона могут возникать серьезные ошибки, иногда погрешность достигает 75%.

Особенности определения прочности бетона

В сфере строительства и производства материалов проводятся мероприятия для исследования бетона на прочность. В число методов контроля входят:

  • прямые (неразрушающие);
  • разрушающие;
  • косвенные.

С их помощью можно провести исследования и контроль прочности бетона на строительных площадках, в лабораторных условиях и на построенных зданиях. Точность и принцип реализации каждого метода отличаются.

Разрушающие

В смонтированной бетонной конструкции выбуривают либо выпиливают специальными инструментами образцы, в будущем они разрушаются на прессе. Каждое испытание заканчивается фиксацией сжимающих усилий и статистической обработкой. Данный метод обладает повышенной информативностью, однако им часто пренебрегают по причине высокой стоимости, трудоемкости и нанесения локальных повреждений.

В условиях производства диагностику осуществляют на образцах, которые заготовлены с учетом норм ГОСТ 10180 из бетонной смеси рабочего типа. Цилиндрические или кубические изделия выдерживают в условиях, приближенных к реальным, после чего проводят обследование при помощи пресса.

Неразрушающие

В этом случае прочность определяют без прямого воздействия на бетонную конструкцию. Взаимодействие устройства с поверхностью осуществляется при:

  • скалывании ребра;
  • отрыве;
  • отрыве со скалыванием.

При диагностике посредством отрыва на поверхности монолитной конструкции фиксируют диск, выполненный из стали, для закрепления используют вещество на основе эпоксидной смолы. После чего специальным приспособлением его открывают вместе с частью поверхности. В качестве инструмента используется ГПНВ-5, ПОС-50МГ4 или ПИВ. Полученное значение усилия трансформируется в искомый параметр, для чего пользуются математическими формулами.

Если используется метод отрыва со скалыванием, то приспособление закрепляется в полость бетона, а не к стальному диску. В пробуренные шпуры вставляются анкеры лепесткового типа, после чего извлекается часть бетона, а разрушающие усилие фиксируется. Чтобы определить марочные параметры, следует использовать переводные коэффициенты.

Скалывание ребра используется для тех конструкций, где есть наружные углы – колонны, перекрытия, балки. В этом случае используется устройство ГПНС-4, его фиксируют к выступающему элементу анкером, затем постепенно нагружают. Во время разрушения определяют глубину и усилие. Прочность определяется по формуле, при этом учитывают особенности заполнителя. Следует отметить, что метод не подходит, если толщина защитного слоя не превышает 20 мм.

Косвенные

Косвенные неразрушающие способы используются для уточнения марки бетона. Их отличительной особенностью является отсутствие необходимости в проникновении инструмента в тело конструкции, монтажа анкеров и реализации остальных трудоемких процедур. Наиболее целесообразно себя зарекомендовали методы:

  • ударного импульса;
  • пластической деформации;
  • отскока;
  • исследование ультразвуком.

В последнем случае определяют прочность бетона путем сравнения интенсивности распространения ультразвуковых волн в эталонном изделии и готовом сооружении. Инструмент УГВ-1 закрепляется на ровной поверхности, далее участки конструкции прозваниваются, а полученные сведение обрабатываются. Современные инструменты обладают электронными базами, благодаря которым проводится расчет первичного типа. Если соблюдать требования ГОСТа 17624 при акустической диагностике, тогда погрешность будет не более 5%.

Исследование прочности ударным импульсом предполагает использование энергии удара сферического бойка об наружную полость бетона. Магнитострикционное либо пьезоэлектрическое приспособление трансформирует энергию в импульс, его время и амплитуда напрямую зависят от показателя прочности. Устройство имеет компактные размеры, он отличается простотой использования и быстро показывает результат в необходимой единице измерения.

Определить прочность бетона методом обратного отскока можно при помощи специального инструмента – склерометра, он определяет показатель обратного движения бойка после ударного контакта об поверхность либо закрепленную металлическую пластину. Этим методом выясняется твердость материала, которая входит в функциональную зависимость с прочностью.

Метод пластической деформации дает возможность провести измерение механического следа на поверхности материала после удара шариком, выполненного из металла. Параметры отпечатка сравниваются с эталонными показателями. Способ активно используется на протяжении десятилетий. Ранее применялся молоток Кашкарова, где в корпусе расположен стальной стержень с установленными характеристиками.

Измерение толщины защитного слоя и диаметрального размера арматуры

Главная задача защитной поверхности – гарантия надежной фиксации бетона с арматурой на стадии эксплуатации и монтажа бетонной конструкции. Плюс ко всему, он защищает от температурных перепадов, влажности, агрессивных химических средств. Толщина защитного слоя определяется особенностями эксплуатации сооружения, а также разновидностью и диаметральным размером арматуры.

Создание защитного слоя регламентируется нормами СП 22-101 от 2003 года и СНиП 2.03.04, а контролируется толщина ГОСТом 22904 от 1993 года. Для быстрого контроля качества армирующих элементов бетонных конструкций и выяснения толщины защитного слоя применяют приспособления для определения местонахождения арматуры – локаторы. Их принцип работы основан на импульсной магнитной индукции. Кроме измерения толщины слоя, устройство способно обнаружить металлические детали в бетоне, определить диаметр, сечение и остальные характеристики арматурных включений.

Специалисты для определения толщины защитного слоя используют следующее оборудование:

  • Локаторы армирующих элементов – Proceq GPR Live, Profoscope, Profometer PM-600.
  • Измеритель – ИПА-МГ4.
  • Анализатор коррозионного поражения – Canin+.
  • Устройство диагностики свай – ПДС-МГ4.

Профессиональные инструменты позволяют провести комплексное исследование бетона на прочность.

Контроль влажности, адгезии покрытий и морозоустойчивости

Влажность бетонной конструкции определяется по ГОСТ 12730.0. Определенное количество влаги остается в материале, например, в ячеистом бетоне этот показатель не превышает 35%. Каждый отопительный период уменьшает объем влаги в среднем на 5%, но исключительно в нормальных условиях эксплуатации. Для отображения полной картины необходимо использовать несколько методов оценки прочности бетона, различных по принципу работы.

Инструментальная оценка влажности предполагает применение измерителей влаги, их еще называют влагомерами. Работа этих приспособлений основана на определении отношения диэлектрической проницаемости и уровня влаги в материале. Важно учитывать, что объем влаги внутри бетонной конструкции отличается от того, который находится внутри.

Поверхностные методы исследования показывают точные результаты только на глубине менее 20 мм, при этом существуют различные факторы, увеличивающие погрешность. К распространенным влагомерам относятся:

  • МГ4Б.
  • МГ4БМ.

Также в стандартный набор инструментов входит тестер проницаемости бетонных изделий Torrent. Устройства имеют отличительный принцип работы, поэтому их совокупное использование может дать наиболее точный результат.

Определить адгезию можно путем прямых, неразрушающих и косвенных методов. Первый предусматривает разрушение контакта адгезии, второй проводится с использованием электромагнитных и ультразвуковых волн, а третий вариант характеризует адгезию только в сопоставимых условиях.

Широкое распространение получил способ диагностики при помощи адгезиметра, к таким устройствам относятся:

  • DY-2.
  • ПСО-ХМГ4.

Исследование бетона посредством адгезиметра осуществляется для оценки повреждений защитного покрытия, проведения антикоррозийных мероприятий, диагностики качества стройматериалов. На скорость адгезии оказывает влияние давление отрыва, которое необходимо приложить к поверхности (герметику, штукатурке, лакокрасочному покрытию), чтобы отделить её от бетонного основания.

Степень устойчивости бетонных изделий и их покрытий к минусовым температурам определяется численностью переходов через отметку в ноль градусов, после которых возникает сокращение эксплуатационных характеристик. Под определением «морозостойкость бетона» подразумевается способность конструкции сопротивляться температурным перепадам, а еще количество циклов оттаивания и заморозки ЖБК. Согласно ГОСТ 10060, существует 11 групп морозостойкости, каждая из которых имеет собственную маркировку и отличается уникальными свойствами.

Оценить морозостойкость можно ультразвуковыми методами диагностики, этот процесс характеризуется доступной стоимостью, а также позволяет выполнять исследования бесконечное количество раз. Однако у специалиста должны быть высокая квалификация, к тому же, этот способ применим далеко не для каждой бетонной поверхности.

Заключение

Чтобы оценить прочность бетона и проконтролировать его качество, намного эффективнее использовать неразрушающие методы диагностики. Они доступные и экономные, в сравнении с лабораторными методами анализа образцов. Для получения точного результата необходимо построить градуировочную зависимость показателей. Также следует устранить негативные факторы, которые увеличивают погрешность исследований.