Методы определения прочности бетона

Что влияет на прочность?

Затвердевшая в условиях строительной площадки бетонная смесь может давать отличные от лабораторных результаты. Помимо качества цемента и заполнителей на характеристику влияют:

Качество смеси и ее прочностные характеристики ухудшаются, если при производстве работ совершались грубые нарушения технологии:

Неправильная транспортировка приводит к схватыванию, расслоению и потере подвижности смеси. Без уплотнения в толще конструкции остаются пузырьки воздуха, которые ухудшают качество монолита.

На заводах ЖБИ осуществляют пропаривание или автоклавную обработку конструкций, чтобы уменьшить время набора прочности. Процесс занимает от 8 до 12 часов.

Факторы, влияющие на погрешность измерений при контроле и оценке прочности бетона:

Как определить прочность бетона?

В производстве материалов и строительстве применяются методы для испытания бетона на прочность:

• разрушающие;
• неразрушающие прямые;
• неразрушающие косвенные.

Они позволяют с той или иной точностью проводить контроль и оценку фактической прочности бетона в лабораториях, на площадках или в уже построенных сооружениях.

Разрушающие методы

Из готовой смонтированной конструкции выпиливают или выбуривают образцы, которые затем разрушают на прессе. После каждого испытания фиксируют значения максимальных сжимающих усилий, выполняют статистическую обработку.

Этот метод, хотя и дает объективные сведения, часто не приемлем из-за дороговизны, трудоемкости и причинения локальных дефектов.

На производстве исследования проводят на сериях образцов, заготовленных с соблюдением требований ГОСТ 10180-2012 из рабочей бетонной смеси. Кубики или цилиндры выдерживают в условиях, максимально приближенным к заводским, затем испытывают на прессе.

Неразрушающие прямые

Неразрушающие методы контроля прочности бетона предполагают испытания материала без повреждений конструкции. Механическое взаимодействие прибора с поверхностью производится:

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

Внимание! Способ не применяют при толщине защитного слоя менее 20 мм.

Неразрушающие косвенные методы

Уточнение марки материала неразрушающими косвенными методами проводится без внедрения приборов в тело конструкции, установки анкеров или других трудоемких операций. Применяют:

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

Данные обрабатывают, исключая выпадающие значения. Современные приборы оснащены электронными базами, проводящими первичные расчеты. Погрешность при акустических исследованиях при соблюдении требований ГОСТ 17624-2012 не превышает 5%.

Прибор компактен, прост в применении, выдает результаты в удобном виде — единицах измерения нужной характеристики.

По поверхности конструкции наносят серию ударов. Прочность материала определяется из соотношения полученных диаметров отпечатков на стержне и бетоне.

Заключение

Почему важна морозостойкость бетона

Бетон, являясь прочным материалом, все же имеет пористую структуру; в нем всегда есть поры и капилляры, способные поглощать влагу.

В итоге возникают микротрещины, и с каждым циклом замораживания-оттаивания эти трещины становятся больше, пока бетон не начинает крошиться.

Какие методы используются для испытания на морозостойкость

ГОСТ определяет, каким образом отбирается бетон, и как хранятся образцы.

Определение морозостойкости начинают только после того, как образцы достигли проектной прочности.

Испытания ведутся непрерывно.

Методы испытания делятся на две группы:

1. базовые,
2. ускоренные.

1. Первый

Первый метод используют для любых видов бетона, кроме бетонов для аэродромных и дорожных покрытий, а также бетонов, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия насыщенной минералами воды (эти виды бетонов испытываются вторым базовым методом).

Первый метод заключается в замораживании насыщенных влагой образцов на воздухе и последующем оттаивании их в воде (температура воды 20+/–2°С).

При использовании второго базового метода, насыщенные раствором хлорида натрия образцы замораживают на воздухе и размораживают в растворе NaCl (поваренной соли).

После проведения запланированного количества испытаний измеряют изменение массы образцов и их прочности и, с помощью расчетов по специальным формулам, определяют марку бетона по морозостойкости.

2. Второй

Второй метод используется для всех видов бетонов, кроме предназначенных для аэродромов и дорожных покрытий и легких бетонов, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия минерализованной воды.

3. Третий

Используется для всех видов бетонов, кроме легких бетонов.

Ускоренные методы используют образцы, насыщенные раствором NaCl. Их замораживают на воздухе и размораживают в 5-процентном растворе соли.

Затем обрабатывают результаты испытаний так же, как при использовании базовых методов.

К базовым методам относят первый и второй, а к ускоренным — второй и третий.

От чего зависит морозостойкость бетона

Очевидно, что слабая устойчивость бетона к низким температурам связана с его способностью насыщаться водой, которая впоследствии замерзнет. А насыщаемость водой тем выше, чем больше в бетоне пор и капилляров.

Поры и капилляры оказывают влияние также на водопроницаемость и прочность бетона.

Прослеживается прямая зависимость: чем плотнее бетон, чем меньше и меньшего диаметра в нем поры и капилляры, тем он более прочный, водостойкий и морозостойкий. А значит, что наиболее морозостойким будет плотный и прочный бетон.

Как заливают бетон в мороз

Но твердение бетона требует определенных условий. Чем ниже температура по сравнению с оптимальной, тем медленнее идут процессы набора прочности; при температуре ниже +5°С они почти прекращаются.

В этих условиях разработаны различные методики ведения бетонных работ, которые позволяют не допустить замерзания бетонной смеси во время ее транспортировки и укладки, а также обеспечить правильный уход за уложенным бетоном.

Методы зимних бетонных работ делятся на две большие группы:

1. «теплый» бетон,
2. «холодный» бетон.

Для зимнего бетонирования рекомендуется использовать бетон маркой не ниже, чем М400 (класс 32,5).

Теплым называют бетон, который так или иначе подогревают. Здесь возможны следующие варианты:

«Холодный» бетон — это метод ведения бетонных работ без прогревающих или обогревающих мероприятий. В этом случае используются противоморозные добавки и ускорители твердения бетона.

В качестве противоморозных добавок в течение многих десятилетий используют электролиты, растворы солей калия и натрия. Однако эти добавки уместны далеко не всегда:

1. хлорид натрия может приводить к коррозии металлической арматуры и закладных элементов;
2. высокощелочные цементы и некоторые другие виды портландцементов не совместимы с электролитами;
3. использование солей может привести к образованию высолов на поверхности изделия.

Вот почему оптимальный вариант — использование специальных противоморозных добавок для бетона, которые разработаны и проверены в лаборатории. Они не имеют тех недостатков, которые присущи солям и позволяют проводить бетонные работы даже в сильные морозы.

Противоморозные добавки часто сочетают в себе свойства пластификаторов и ускорителей твердения бетона. Они позволяют:

Противоморозные добавки могут применяться и в «теплом» бетоне, позволяя экономить электроэнергию на прогрев бетона.

Предлагаем Вам следующие испытания:

1. Определение морозостойкости бетона по контрольным образцам
2. Определение водонепроницаемости бетона по контрольным образцам
3. Испытание образцов бетона
4. Отбор кернов. Определение прочности бетона по кернам, отобранным из конструкции
5. Неразрушающий контроль бетона

2. Определение водонепроницаемости бетона по контрольным образцам по ГОСТ 12730.5.

В качестве образцов используются кубы с ребром 150 мм или цилиндры диаметром и высотой 150 мм.
Формы для данных образцов вы можете приобрести у нашего партнера МетЭдАргоКапПроект

Чтобы рассчитать стоимость заказа, нужно:

4. 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).

УПРУГИЙ ОТСКОК
(диапазон измерений 5…50 МПа)

• частая поверка (даже импортных моделей)
• построение градуировочных зависимостей
• контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 20. 30 мм, что не дает полной картины прочности

Преимущества:

• простота и быстрота в работе
• может использоваться при испытании бетона в густоармированных конструкциях

• число испытаний на участке — не менее девяти
• расстояние между местами испытаний — не менее 30 мм
• расстояние от края конструкции до места испытаний — 50 мм
• толщина конструкции — 100 мм

ОТРЫВ СО СКАЛЫВАНИЕМ
(диапазон измерений 5- 100 МПа)

Недостатки:

Преимущества:

m1 – коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя и равный 1 при крупности менее 50 мм;
m2 – коэффициент пропорциональности для перехода от усилия вырыва ,кН, к прочности бетона МПа. и определяемое по табл. В.1, ГОСТ 22690.

Тип анкера	Предполагаемый диапазон прочности бетона, МПа	Диаметр анкера, мм	Глубина заделки анкера, мм	Значение коэффициента m2 для тяжелого бетона
II	40-75 5-75	16 24	35 48	1,7 0,9

Для получения качественных измерений методом отрыва со скалыванием отверстие для заложения анкера должно быть не ближе 150 мм от края изделия, минимальная толщина конструкции -2 глубины заделки анкера

Достоверность неразрушающего контроля прочности бетона зависит от:

Испытание бетона ГОСТ 10181.1-81

Проверка показателей бетона в соответствии с требованиями данного нормативного документа производится лабораториями бетонных заводов сразу после приготовления товарного раствора.

Для частных застройщиков, которые имеют дело с бетоном в первый, зачастую в последний раз в жизни, можно порекомендовать следующий контроль качества (испытания) бетона «эмпирическим» методом:

Определение прочности без разрушения бетона

Среди неразрушающих методов определения значения прочности самым популярным считается ультразвуковое испытание бетона. Метод основан на изменении скорости прохождения ультразвуковых волн через толщу материала.

Испытание бетона. Разрушающий метод

Необходимо отметить, что при испытании бетона на прочность лаборатория выдаст протокол испытаний и самый точный результат по определению прочности бетона при разрушающем методе.

Разрушающий метод определения прочности бетона

1. Из готовой конструкции (фундамент, перекрытие, колона, стена):

Отбираются образцы – цилиндры диаметром от 44 до 150мм, высотой от 80 до 200мм.

Образцы бетона выбуриваются из конструкций керноотборником.

Перед испытаниями в условиях лаборатории из цилиндров изготавливают контрольные образцы для испытания их в соответствии с ГОСТ 28570-90.

2.Из бетонной смеси:

Изготавливаются образцы – кубы размером 70х70х70мм,100х100х100мм, 150х150х150мм, 200х200х200мм (для определения предела прочности на сжатие).

Образцы – призмы размером 40х40х160мм (для определения предела прочности растяжения при изгибе).

Образцы бетона испытываются сериями в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90:

Если представленные образцы не отвечают требованиям ГОСТ, то в условиях лаборатории образцы, перед испытаниями, подлежат обработке, то есть приведению их размеров в соответствие с требованиями ГОСТов.

Испытания бетона. Неразрушающие методы контроля бетона

1. Прямой метод контроля

2. Косвенные методы контроля

• ультразвуковым метод определения прочности бетона – проводится прибором тестер УК 1401М;
• метод упругого отскока для испытания бетона на прочность — проводится молотки Шмидта N,LВ;
• методом ударного импульса – прибор для анализа бетона лабораторией ИПС-МГ 4.03.

Приемка бетона проводится по фактической прочности, которая должна быть не менее нормируемого класса бетона по прочности.

Стоимость и сроки выполнения работ по проведению испытаний бетона

Стоимость работ по испытанию образцов бетона зависит от:

• количества образцов;
• необходимости обработки образцов;
• необходимости хранения в камере нормального твердения;
• удаленности объекта.

Минимальная стоимость испытания бетона с выездом строительной лаборатории на объект для отбора образцов составляет 15 000 рублей.

Минимальный срок испытания образцов кубов с выдачей протокола испытаний составляет 2 дня.

Минимальный срок испытания образцов, отобранных из конструкций, с выдачей протокола испытаний составляет 10 дней.

Определение прочности бетона, раствора

1.Прочность на сжатие образца бетона
По ГОСТ 10180-90, ГОСТ 5802-86
(куб:10*10см или 15*15см,
цил.:d=100мм,150мм и т.д.h=d,2d)

2.Прочность куб раствора (7х7см)

3. Изготовление образца из материала не по ГОСТ

1. 1 испыт-(min 3образца)

2. От 6 образ
От 9 и более

1. 1300 за 1 обр,

2. 900 за 1 образ
700 за 1 образ

1. Изготовление 1 образца (замес и заливка в формы)

2. Выезд на объект для формования

4. Хранение образцов в камере нормального твердения

2. В пределах Москвы

1. 300 за 1 образ р-ра
400 за 1 образ бетона

Метод отрыва со скалыванием

Рис. 3. Испытание бетона методом отрыва со скалыванием

Таблица 2. Сравнительные характеристики прямых методов неразрушающего контроля

*Без сверления борозды, ограничивающей участок отрыва.

Результаты сравнения методов

Армирование выполнено двумя сетками арматуры диаметром 16 мм, расположенной с шагом 100 мм с величиной защитного слоя 15–60 мм. В исследуемом образце применен тяжелый бетон на заполнителе из гранитного щебня фракции 20–40.

На рис. 5. представлен процесс измерения методом отрыва. Результаты измерений всеми методами представлены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты измерения прочности различными методами

*Семь участков по 15 измерений на каждом.

Способы испытания бетона

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.

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.

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.