Методы определения прочности бетона. Определение прочности бетона

Определение прочности бетона неразрушающими методами контроля

Определение прочности бетона при обследовании зданий и сооружений

В предлагаемой статье рассмотрены основные методы неразрушающего контроля прочности бетона, применяемые при обследовании конструкций зданий и сооружений. Приведены результаты экспериментов по сопоставлению данных, получаемых неразрушающими методами контроля и испытанием образцов. Показывается преимущество метода отрыва со скалыванием перед другими методами контроля прочности. Описываются мероприятия, без выполнения которых применение косвенных неразрушающих методов контроля недопустимо.

Требуется построить градуировочную зависимость?

Мы выполним все расчеты и поможем построить индивидуальную градуировочную зависимость. Напишите нам, заполните форму ниже.

Прочность бетона на сжатие является одним из наиболее часто контролируемых параметров при строительстве и обследовании железобетонных конструкций. Имеется большое число методов контроля, применяемых на практике. Более достоверным, сточки зрения авторов, является определение прочности не по контрольным образцам (ГОСТ 10180-2012), изготовляемым из бетонной смеси, а по испытанию бетона конструкции после набора им проектной прочности. Метод испытания контрольных образцов позволяет оценить качество бетонной смеси, но не прочность бетона конструкции. Это вызвано тем, что невозможно обеспечить идентичные условия набора прочности (вибрирование, прогрев и др.) для бетона в конструкции и бетонных кубиков образцов.

Методы контроля по классификации ГОСТ 18105-2010 разделены на три группы:

Разрушающие;
Прямые неразрушающие;
Косвенные неразрушающие.

К методам первой группы относится упомянутый метод контрольных образцов, а также метод определения прочности путем испытания образцов, отобранных из конструкций. Последний является базовым и считается наиболее точным и достоверным. Однако при обследовании к нему прибегают довольно редко. Основными причинами этого являются существенное нарушение целостности конструкций и высокая стоимость исследований.

Таблица 1. Характеристики методов неразрушающего контроля прочности бетона.

№Наименование методаДиапазон применения*, МПаПогрешность измерения**

1	Пластической деформации	5 ... 50	± 30 ... 40%
2	Упругого отскока	5 ... 50	± 50%
3	Ударного импульса	10 ... 70	± 50%
4	Отрыва	5 ... 60	нет данных
5	Отрыва со скалыванием	5 ... 100	нет данных
6	Скалывания ребра	10 ... 70	нет данных
7	Ультразвуковой	10 ... 40	± 30 ... 50%
* по требованием ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690;** по данным источника [3] без построения частной градуировочной зависимости

В основном применяются методы неразрушающего контроля. При этом большая часть работ выполняется косвенными методами. Среди них наиболее распространенными на сегодняшний день являются ультразвуковой метод по ГОСТ 17624-2012, методы ударного импульса и упругого отскока по ГОСТ 22690. Однако при использовании указанных методов редко соблюдаются требования стандартов по построению частных градуировочных зависимостей. Некоторые исполнители не знают этих требований. Другие знают, но не понимают, насколько велика ошибка результатов измерений при использовании зависимостей, заложенных или прилагаемых к прибору, вместо зависимости, построенной на конкретном исследуемом бетоне. Есть «специалисты», которые знают об указанных требованиях норм,но пренебрегают ими, ориентируясь на финансовую выгоду и неосведомленность заказчика в данном вопросе.

Про факторы, влияющие на ошибку измерения прочности без построения частных градуировочных зависимостей, написано много работ, в том числе приведенные в списке литературы [1,2]. В табл. 1 представлены данные по максимальной погрешности измерений различными методами, приведенные в монографии по неразрушающему контролю бетона [3].

В дополнение к обозначенной проблеме использования несоответствующих («ложных») зависимостей обозначим еще одну, возникающую при обследовании. Согласно требованиям СП 13-102-2003 обеспечение выборки измерений (параллельных испытаний бетона косвенным и прямым методом) на более чем 30 участках является необходимым, но не достаточным для построения и использования градуировочной зависимости. Необходимо, чтобы полученная парным корреляционнорегрессионным анализом зависимость имела высокий коэффициент корреляции (более 0,7) и низкое СКО (менее 15% от средней прочности). Чтобы данное условие выполнялось, точность измерений обоих контролируемых параметров (например, скорость ультразвуковых волн и прочность бетона) должна быть достаточно высокой, а прочность бетона, по которому строится зависимость, должна изменяться в широком диапазоне.

При обследовании конструкций указанные условия выполняются редко. Во-первых, даже базовый метод испытания образцов нередко сопровождается высокой погрешностью. Во-вторых, за счет неоднородности бетона и других факторов [4] прочность в поверхностном слое (исследуемая косвенным методом) может не соответствовать прочности того же участка на некоторой глубине (при использовании прямых методов). И наконец, при нормальном качестве бетонирования и соответствии класса бетона проектному в пределах одного объекта редко можно встретить однотипные конструкции с прочностью, изменяющейся в широком диапазоне (например, от В20 до В60). Таким образом, зависимость приходится строить по выборке измерений с малым изменением исследуемого параметра.

Рис. 1 . Зависимость между прочностью бетона и скоростью ультразвуковых волн

В качестве наглядного примера вышеуказанной проблемы рассмотрим градуировочную зависимость, представленную на рис.1. Линейная регрессионная зависимость построена по результатам ультразвуковых измерений и испытаний на прессе образцов бетона. Несмотря на большой разброс результатов измерений, зависимость имеет коэффициент корреляции 0,72, что допустимо по требованиям СП 13-102- 2003. При аппроксимации функциями, отличными от линейной (степенной, логарифмической и пр.) коэффициент корреляции был менее указанного. Если бы диапазон исследуемой прочности бетона был меньше, например от 30 до 40 МПа (область, выделенная красным цветом), то совокупность результатов измерений превратилась бы в «облако», представленное в правой части рис. 1. Данное облако точек характеризуется отсутствием связи между измеряемым и искомым параметрами, что подтверждается максимальным коэффициентом корреляции 0,36. Иными словами, градуировочную зависимость здесь не построить.

Также необходимо отметить, что на рядовых объектах количество участков измерения прочности для построения градуировочной зависимости сопоставимо с общим количеством измеряемых участков. В данном случае прочность бетона может быть определена по результатам только прямых измерений, а в градуировочной зависимости и использовании косвенных методов контроля уже не будет смысла.

Таким образом, без нарушения требований действующих норм для определения прочности бетона при обследовании в любом случае необходимо в том или ином объеме использовать прямые неразрушающие либо разрушающие методы контроля [2]. Учитывая это, а также обозначенные выше проблемы, далее более подробно рассмотрим прямые методы контроля.

К данной группе по ГОСТ 22690-2015 относится три метода:

Метод отрыва;
Метод отрыва со скалыванием;
Метод скалывания ребра.

Контроль прочности бетона методом отрыва

Метод отрыва основан на измерении максимального усилия, необходимого для отрыва фрагмента бетонной конструкции. Отрывающая нагрузка прилагается к ровной поверхности испытываемой конструкции за счет приклеивания стального диска (рис. 2), имеющего тягу для соединения с прибором. Для приклеивания могут использоваться различные клеи на эпоксидной основе. В ГОСТ 22690 рекомендуются клеи ЭД20 и ЭД16 с цементным наполнителем. На сегодняшний день могут применяться современные двухкомпонентные клеи,производство которых хорошо налажено (POXIPOL, «Контакт», «Момент» и др.). В отечественной литературе по испытанию бетона [5, 6] методика испытания предполагает приклеивание диска к участку испытания без дополнительных мероприятий по ограничению зоны отрыва. В таких условиях площадь отрыва является непостоянной и должна определяться после каждого испытания. В зарубежной практике перед испытанием участок отрыва ограничивается бороздой, создаваемой кольцевыми сверлами (коронками). В данном случае площадь отрыва постоянна и известна, что увеличивает точность измерений.

Рис. 2. Прибор для метода отрыва с диском для приклеивания к бетону

После отрыва фрагмента и определения усилия определяется прочность бетона на растяжение (Rbt),по которой с помощью пересчета по эмпирической зависимости может быть определена прочность на сжатие (R). Для перевода можно воспользоваться выражением, указанным в пособии [7]:

Для метода отрыва могут применяться различные приборы, используемые и для метода отрыва со скалыванием, такие как ПОС-50МГ4, ПИВ, DYNA (рис. 2), а также старые аналоги: ГПНВ-5, ГПНС-5. Для проведения испытания необходимо наличие захватного устройства, соответствующего тяге, расположенной на диске.

В России метод отрыва не нашел широкого распространения. Об этом свидетельствует и отсутствие серийно выпускаемых приборов, приспособленных для крепления к дискам, а также самих дисков. В нормативных документах отсутствует зависимость для перехода от усилия вырыва к прочности на сжатие. В новом ГОСТ 18105-2010, а также предшествующем ГОСТ Р 53231-2008 метод отрыва не включен в перечень прямых методов неразрушающего контроля и вообще не упоминается. Причиной этому, по всей видимости, является ограниченный температурный диапазон применения метода, что связано с продолжительностью твердения и (или) невозможностью использования эпоксидных клеев при низкой температуре воздуха. Большая часть России расположена в более холодных климатических зонах, чем страны Европы, поэтому данный метод, широко применяемый в европейских странах, в нашей стране не используется. Другим отрицательным фактором является необходимость сверления борозды, что дополнительно снижает производительность контроля.

Контроль прочности бетона методом отрыва со скалыванием

Рис. 3. Испытание бетона методом отрыва со скалыванием

Данный метод имеет много общего с описанным выше методом отрыва. Основным отличием является способ крепления к бетону. Для приложения отрывающего усилия используются лепестковые анкеры различных размеров. При обследовании конструкций анкеры закладываются в шпур, пробуренный на участке измерения. Так же, как и при методе отрыва, измеряется разрушающее усилие (Р). Переход к прочности бетона на сжатие осуществляется по указанной в ГОСТ 22690 зависимости:

где m1— коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя, m2 — коэффициент перехода к прочности на сжатие, зависящий от вида бетона и условий твердения.

В нашей стране данный метод нашел, пожалуй, самое широкое распространение благодаря своей универсальности (табл.1), относительной простоте крепления к бетону, возможности испытания практически на любом участке конструкции. Основными ограничениями для его применения являются густое армирование бетона и толщина испытываемой конструкции, которая должна быть больше, чем удвоенная длина анкера. Для выполнения испытаний могут использоваться приборы, указанные выше.

Помимо более простого и быстрого крепления к бетону конструкции по сравнению с методом отрыва, не требуется обязательное наличие ровной поверхности. Главным условием является необходимость того, чтобы кривизна поверхности была достаточной для установки прибора на тягу анкера. В качестве примера на рис. 3 представлен прибор ПОС-МГ4, установленный на деструктированную поверхность устоя гидротехнического сооружения.

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

ПреимуществаМетод

	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.

Результаты сравнения методов

В лаборатории «Обследование и испытание зданий и сооружений» ФГБОУ ВПО «СПбГПУ» были проведены исследования при использовании различных методов контроля. В качестве объекта исследования использован фрагмент бетонной стены, выпиленный алмазным инструментом. Габариты бетонного образца — 2,0 х 1,0 х 0,3 м. 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.

Для определения прочности бетона использован базовый разрушающий метод контроля. Из образца с помощью установки алмазного сверления выбурены 11 кернов различной длины диаметром 80 мм. Из кернов изготовлены 29 образцов — цилиндров, удовлетворяющих по своим размерам требованиям ГОСТ 28570-90. По результатам испытания образцов на сжатие выявлено, что среднее значение прочности бетона составило 49,0 МПа. Распределение значений прочности подчиняется нормальному закону (рис. 4). При этом прочность исследуемого бетона имеет высокую неоднородность с коэффициентом вариации 15,6% и СКО равным 7,6 МПа.

Для неразрушающего контроля применены методы отрыва, отрыва со скалыванием, упругого отскока и ударного импульса. Метод скалывания ребра не применялся по причине близкого расположения арматуры к ребрам образца и невозможности выполнения испытаний. Ультразвуковой метод не использован, так как прочность бетона выше допустимого диапазона для применения данного метода (табл. 1). Выполнение измерений всеми методами производилось на грани образца, срезанной алмазным инструментом, что обеспечивало идеальные условия с точки зрения ровности поверхности. Для определения прочности косвенными методами контроля использовались градуировочные зависимости, имеющиеся в паспортах приборов, или заложенные в них.

Таблица 3. Результаты измерения прочности различными методами

№п/пМетод контроля(прибор)Количество измерений, nСреднее значение прочности, Rm, МПаКоэффициент вариации, V, %

1	Испытание на сжатие в прессе(ПГМ-1000МГ4)	29	49,0	15,6
2	Метод отыва со скалыванием(ПОС-50МГ4)	6	51,1	4,8
3	Метод отрыва (DYNA)	3	49,5	-
4	Метод ударного импульса(Silver Schmidt)	30	68,4	7,8
5	Метод ударного импульса(ИПС-МГ4.04)	100	78,2	5,2
6	Метод упругого отскока(Beton Condtrol)	30	67,8	7,27

Рис. 4. Распределение значений прочности по результатам испытаний на сжатие

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

Поданным, представленным в таблице, можно сделать следующие выводы:

• среднее значение прочности, полученной испытанием на сжатие и прямыми методами неразрушающего контроля, различается не более чем на 5%;

• по результатам шести испытаний методом отрыва со скалыванием разброс прочности характеризуется низким значением коэффициента вариации 4,8%;

• результаты, полученные всеми косвенными методами контроля, завышают прочность на 40-60%. Одним из факторов, приведших к данному завышению, является карбонизация бетона, глубина которой на исследуемой поверхности образца составила 7 мм.

Выводы

Рис. 5. Измерение прочности методом отрыва

2. Результаты измерений прочности базовым методом разрушающего контроля путем сжатия отбираемых образцов также могут сопровождаться большим разбросом, вызванным как неоднородностью бетона, так и другими факторами.

3. Учитывая повышенную трудоемкость разрушающего метода и подтвержденную достоверность результатов, получаемых прямыми методами неразрушающего контроля, при обследовании рекомендуется применять последние.

4. Среди прямых методов неразрушающего контроля оптимальным по большинству параметров является метод отрыва со скалыванием.

А. В. Улыбин, к. т. н.; С. Д. Федотов, Д. С. Тарасова (ПНИПКУ «Венчур», Санкт-Петербург)

Список литературы:

1. Штенгель В. Г. О корректном применении НК в обследованиях железобетонных конструкций длительно эксплуатирующихся сооружений // В мире НК. 2009. №3. С. 56-62.

2. Улыбин А. В. О выборе методов контроля прочности бетона построенных сооружений // Инженерно-строительный журнал. 2011. №4 (22). С. 10-15

3. Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. Пер.срумынск. М., Стройиздат, 1974. 292 с.

4. Штенгель В. Г. Общие проблемы технического обследования неметаллических строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений // Инженерно-строительный журнал. 2010. №7(17). С. 4-9.

5. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. М.: ЦНИИПромзданий, 1997.179 с.

6. Лужин О. В. Обследование и испытание зданий и сооружений/О. В.Лужин и др. М.: Стройиздат, 1987. 264 с.

7. Строительные конструкции: учебное пособие /Р. Л. Маилян, Д. Р. Маилян, Ю. А. Веселов. Изд. 4-е. Ростов н/Д : Феникс, 2010. 875 с.

Также читайте:

Оконная фурнитура | Двери межкомнатные | Деревянные окна | Фурнитура для межкомнатных дверей

Похожее

vectornk.ru

Определение прочности бетона — Мегаобучалка

Определение прочности бетона состоит в измерении минимальных усилий, разрушающих специально изготовленные контрольные образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки и последующем вычислении напряжений при этих усилиях в предположении упругой работы материала.

Форма и номинальные размеры образцов в зависимости от метода определения прочности бетона должны соответствовать указанным в табл. 32.

Таблица 32. Форма и размеры образцов для испытания на сжатие

Метод	Форма образца	Размеры образца, мм
Определение прочности на сжатие и на растяжение при раскалывании	Куб	Длина ребра: 100; 150; 200; 300
Цилиндр	Диаметр d: 100; 150; 200; 300
Высота h, равная 2d

Перед использованием форм их внутренние поверхности должны быть покрыты тонким слоем смазки, не оставляющей пятен на поверхности образцов и не влияющей на свойства поверхностного слоя бетона.

Укладку и уплотнение бетонной смеси следует производить не позднее, чем через 20 мин после отбора пробы.

Все образцы следует изготавливать из одной пробы бетонной смеси и уплотнять их в одинаковых условиях.

После окончания укладки и уплотнения бетонной смеси в форме верхнюю поверхность образца заглаживают мастерком или пластиной. Образцы после изготовления до распалубливания хранят в формах, покрытых влажной тканью или другим материалом, исключающим возможность испарения из них влаги, в помещении с температурой воздуха (20±5)°С.

При определении прочности бетона на сжатие образцы распалубливают не ранее чем через 24 ч для бетонов класса В7,5 (М100) и выше, и не ранее чем через 48 ч - для бетонов класса В5 (М75) и ниже, а также для бетонов с добавками, замедляющими их твердение в раннем возрасте.

После распалубливания образцы должны быть помещены в камеру, обеспечивающую у поверхности образцов нормальные условия, т. е. температуру (20±3)°С и относительную влажность воздуха (95±5)%. Допускается хранение образцов под слоем влажных песка, опилок или других систематически увлажняемых гигроскопичных материалов.

Перед испытанием образцы подвергают визуальному осмотру, устанавливая наличие дефектов в виде околов ребер, раковин и инородных включений. Образцы, имеющие трещины, околы ребер глубиной более 10 мм, раковины диаметром более 10 мм и глубиной более 5 мм (кроме бетона крупнопористой структуры), а также следы расслоения и недоуплотнения бетонной смеси, испытанию не подлежат. Наплывы бетона на ребрах опорных граней образцов должны быть удалены напильником или абразивным камнем. Результаты осмотра записывают в ведомость испытаний. В случае необходимости фиксируют схему расположения дефектов.

На образцах выбирают и отмечают грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе нагружения.

Визуальный осмотр образцов

Определение отклонений от плоскостности и перпендикулярности рабочих граней образцов

Отклонения опорных граней образцов от плоскости, принимаемой за прилегающую, измеряют прибором с погрешностью не более 0,01 мм на 100 мм длины, который при любом исполнении должен иметь три фиксированные опоры по углам и не менее двух индикаторов часового типа по ГОСТ 577 или других измерителей перемещений той же точности - один по четвертому углу и один в середине (рис.21).

Рис.21. Схема прибора для измерения отклонений от плоскостности

1 - корпус (рамка) ; 3 - индикатор;

- опора; - база прибора

Перед измерением образца прибор устанавливают на поверочную плиту в трех точках и приводят показания стрелок всех индикаторов в нулевое положение.

Прибор приставляют к измеряемой грани образца и фиксируют, опирая в трех точках. Вслед за тем снимают отсчеты по двум индикаторам.

Отклонение граней от перпендикулярности определяют с помощью уголка. Отклонение от перпендикулярности граней образца соответствует норме, если не превышает 1 мм независимо от размеров образца.

Отклонения от перпендикулярности определяют по опорным граням относительно смежных граней.

Перед установкой образца на пресс или испытательную машину удаляют частицы бетона, оставшиеся от предыдущего испытания на опорных плитах пресса. Образцы-кубы устанавливают одной из выбранных граней на нижнюю опорную плиту пресса (или испытательной машины) центрально относительно его продольной оси, используя риски, нанесенные на плиту пресса, дополнительные стальные плиты или специальное центрирующее устройство.

Нагружение образцов производят непрерывно со скоростью, обеспечивающей повышение расчетного напряжения в образце до его полного разрушения в пределах (0,6±0,4) МПа/с. При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 с.

Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за разрушающую нагрузку.

Разрушенный образец необходимо подвергнуть визуальному осмотру и отметить в ведомости испытаний:

§ характер разрушения;

§ наличие крупных (объемом более 1 см3) раковин и каверн внутри образца;

§ наличие зерен заполнителя размером более 1,5D, комков глины, следов расслоения.

Результаты испытаний образцов, имеющих перечисленные дефекты структуры и характер разрушения, учитывать не следует.

Рис.22. Схема характера разрушений образцов при испытаниях на сжатие

1 - нормальное разрушение; 2-5 - дефектные разрушения

Прочность бетона, МПа (кгс/кв.см), следует вычислять с точностью до 0,1 МПа по формуле:

где P - разрушающая нагрузка, кН;

S - площадь рабочего сечения образца, см2;

– коэффициент, учитывающий размеры образца;

kw – коэффициент, учитывающий влажность ячеистого бетона (для тяжелого бетона равен 1)

Прочность бетона (кроме ячеистого) в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение в серии:

§ из двух образцов - по двум образцам;

§ из трех образцов - по двум наибольшим по прочности образцам;

§ из четырех образцов - по трем наибольшим по прочности образцам;

§ из шести образцов - по четырем наибольшим по прочности образцам.

При отбраковке дефектных образцов прочность бетона в серии образцов определяют по всем оставшимся образцам, если их не менее двух. Результаты испытания серии из двух образцов при отбраковке одного образца не учитывают. Марку и класс бетона определяют по табл.33.

Таблица 33. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона

Класс	Bb, МПа	Марка	Класс	Bb, МПа	Марка
Bb3,5	4,5	Mb50	Bb30	39,2	Mb400
Bb5	6,5	Mb75	Bb35	45,7	Mb450
Bb7,5	9,8	Mb100	Bb40	52,4	Mb500
Bb10		Mb150	Bb45	58,9	Mb600
Bb12,5	16,5	Mb150	Bb50	65,4	Mb700
Bb15	19,6	Mb200	Bb55		Mb700
Bb20	26,2	Mb250	Bb60	78,6	Mb800
Bb25	32,7	Mb300

Таблица 34. Сводная таблица результатов испытаний

Показатель	Ед. изм.	Обозначение	Значение
Удобоукладываемость бетонной смеси (подвижность, жесткость)
Средняя плотность бетонной смеси
Пористость бетонной смеси (расчетная)
Отклонение опорных граней образцов от плоскостности Верхняя Нижняя


Отклонение граней образцов от перпендикулярности Первая Вторая Третья Четвертая




Прочность бетона по образцам: 1





Средняя прочность серии образцов

Вывод: Марка и класс бетона:

megaobuchalka.ru

10. Определение прочности бетона

10.1. Основные сведения к лабораторной работе

В соответствии требованиями СНиП при строительстве зданий и сооружений необходимо систематически проверять прочность бетона. Для этого используются различные методы. В зависимости от воздействия на структуру материала они подразделяются на разрушающие и неразрушающие.

Разрушающие методы основаны на механических испытаниях, приводящих к существенному нарушению структуры бетона (разрушению). Наиболее распространенными на них и обязательными при определении средней прочности в проектном возрасте являются испытания статической нагрузкой в соответствии с ГОСТ 10180-90. Образцы, как правило, специально изготовляются из бетонной смеси, но при необходимости могут быть высверлены или вырублены из готового изделия или конструкции.

Неразрушающие методы основаны на определении прочности по косвенным характеристикам физических или механических свойств, которые устанавливаются в результате испытаний, не вызывающих существенного изменения структуры бетона. Основное назначение этих методов – контроль прочности бетона непосредственно в конструкциях. Наиболее эффективным из них является ультразвуковой метод (ГОСТ 17624-87).

Неразрушающие методы применяются наряду с разрушающими или взамен их – для контроля передаточной и отпускной прочности.

По степени гарантирования фактической прочности различаются два метода контроля – статистический и нестатистический.

Статистический контроль основан на достаточно большом количестве испытаний. Он позволяет гарантировать прочность бетона с учетом ее фактической однородности, которая характеризуется коэффициентом вариации прочности kv (определяется методами математической статистики – гл. I). Метод позволяет в случае высокой однородности бетона (kv < 13,5%) получать нормируемые значения показателей прочности бетона при более низких значениях его фактической средней прочности, что приводит к сокращению расхода цемента или улучшению других технико-экономических показателей качества бетона.

Унифицированными статистическими характеристиками прочности бетона являются его классы по прочности на сжатие В, осевое растяжение Вt и растяжение при изгибе Вtb. Установленные СНиП значения этих классов бетона приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Классификация тяжелого бетона по прочности

Вид класса бетона

Унифицированные обозначения классов

По прочности на сжатие

По прочности на осевое растяжение

По прочности на растяжение при изгибе

В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60

Вt0,8; Вt1,2; Вt1,5; Вt2; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2

Вtb2,8; Вtb3,2; Вtb3,6; Вtb4,0; Вtb4,4; Вtb4,8; Вtb5,2; Вtb5,6; Вtb6,0; Вtb6,4

Неунифицированными характеристиками прочности бетона при статистическом контроле являются средняя (фактическая) прочность партии , средний уровень прочностии требуемая прочность бетона. Средняя прочность партии определяется по методике, приведенной в пп. 3.2-3.4.

Средний уровень прочности соответствует среднему статистическому значению прочности бетона, на которое подбирается его номинальный состав и которое поддерживается в процессе его производства в течение контролируемого периода. Средний уровень прочности назначается на каждый контролируемый период с учетом межпартийной вариации прочности бетона в предшествующем анализируемом периоде. Правила назначения среднего уровня прочности установлены ГОСТ 18105-86.

До начала производства бетона, когда еще нет достаточного для ведения статистического контроля числа результатов испытаний, средний уровень прочности для тяжелого и легкого цементных бетонов может быть определен по формуле

, (10.1)

где Bn – нормируемое значение класса бетона.

Требуемая прочность соответствует минимально допустимому значению средней (фактической) прочности бетона, которое определяется при статистическом контроле прочности в зависимости от ее коэффициента вариации в партии бетона (в партии сборных конструкций или контролируемых участков монолитных конструкций – при неразрушающем методе контроля). Она вычисляется по формуле

где kd – коэффициент требуемой прочности, определяемый по методике, установленной ГОСТ 18105-86.

В начальный период контроля для цементных тяжелого и легкого бетонов требуемая прочность может быть найдена по формуле

. (10.2)

Нестатический контроль основан на испытании одной или нескольких серий контрольных образцов или единичных изделий и конструкций, когда нет возможности получить достаточное для вычисления статистических характеристик количество результатов этих испытаний.

Характеристикой прочности при нестатистическом контроле является средняя прочность серии образцов , определяемая по методике, установленной ГОСТ 10180-90. Эта же характеристика принимается в качестве единичного значения прочности, учитываемого при получении ее статических характеристик. Переход от класса бетона к соответствующей ему средней прочности, определяемой на производстве при нормативном коэффициенте вариации прочности 0,135, для цементных тяжелого и легкого бетонов может быть выполнен по формуле

. (10.3)

В соответствии с ГОСТ 18105-86 приемка бетона путем сравнения его фактической прочности с нормируемой без учета характеристик однородности прочности не допускается.

Партия бетона принимается, если фактическая средняя прочность в ней будет не ниже требуемой прочности, т.е. соблюдается условие.

В лабораторной работе оценивается прочность бетона с использованием различных методов ее определения и учетом влияющих факторов: прочности бетона на сжатие, осевое растяжение и растяжение при изгибе с использованием разрушающих испытаний образцов, прочности на сжатие с использованием ультразвукового импульсного метода испытаний, водоцементного отношения.

studfiles.net

Определение прочности бетона при обследовании зданий и сооружений

А. В. Улыбин, к. т. н.; С. Д. Федотов, Д. С. Тарасова (ПНИПКУ «Венчур», Санкт-Петербург)

Прочность бетона на сжатие является одним из наиболее часто контролируемых параметров при строительстве и обследовании железобетонных конструкций. Имеется большое число методов контроля, применяемых на практике. Более достоверным, сточки зрения авторов, является определение прочности не по контрольным образцам (ГОСТ 10180–90), изготовляемым из бетонной смеси, а по испытанию бетона конструкции после набора им проектной прочности. Метод испытания контрольных образцов позволяет оценить качество бетонной смеси, но не прочность бетона конструкции. Это вызвано тем, что невозможно обеспечить идентичные условия набора прочности (вибрирование, прогрев и др.) для бетона в конструкции и бетонных кубиков образцов.

Методы контроля по классификации ГОСТ 18105–2010 ("Бетоны. Правила контроля и оценки прочности") разделены на три группы:

Разрушающие;
Прямые неразрушающие;
Косвенные неразрушающие.

Таблица 1. Характеристики методов неразрушающего контроля прочности бетона.

№	Наименование метода	Диапазон применения*, МПа	Погрешность измерения**
1	Пластической деформации	5 – 50	± 30 – 40%
2	Упругого отскока	5 – 50	± 50%
3	Ударного импульса	10 – 70	± 50%
4	Отрыва	5 – 60	Нет данных
5	Отрыва со скалыванием	5 – 100	Нет данных
6	Скалывания ребра	5 – 70	Нет данных
7	Ультразвуковой	5 – 40	± 30 – 50%

*По требованиям ГОСТ 17624–87 и ГОСТ 22690–88;

**По данным источника без построения частной градуировочной зависимости

К методам первой группы относится упомянутый метод контрольных образцов, а также метод определения прочности путем испытания образцов, отобранных из конструкций. Последний является базовым и считается наиболее точным и достоверным. Однако при обследовании к нему при бегают довольно редко. Основными причинами этого являются существенное нарушение целостности конструкций и высокая стоимость исследований.

Измерители прочности бетона на нашем сайте.

В основном применяются методы определения прочности бетона неразрушающим контролем. При этом большая часть работ выполняется косвенными методами. Среди них наиболее распространенными на сегодняшний день являются ультразвуковой метод по ГОСТ 17624–87, методы ударного импульса и упругого отскока по ГОСТ 22690–88. Однако при использовании указанных методов редко соблюдаются требования стандартов по построению частных градуировочных зависимостей. Некоторые исполнители не знают этих требований.

Другие знают, но не понимают, насколько велика ошибка результатов измерений при использовании зависимостей, заложенных или прилагаемых к прибору, вместо зависимости, построенной на конкретном исследуемом бетоне. Есть «специалисты», которые знают об указанных требованиях норм, но пренебрегают ими, ориентируясь на финансовую выгоду и неосведомленность заказчика в данном вопросе.

Про факторы, влияющие на ошибку измерения прочности без построения частных градуировочных зависимостей, написано много работ. В табл.1 представлены данные по максимальной погрешности измерений различными методами, приведенные в монографии по неразрушающему контролю бетона.

В дополнение к обозначенной проблеме использования несоответствующих ("ложных") зависимостей обозначим еще одну, возникающую при обследовании. Согласно требованиям СП 13-102-2003 обеспечение выборки измерений (параллельных испытаний бетона косвенным и прямым методом) на более чем 30 участках является необходимым, но не достаточным для построения и использования градуировочной зависимости. Необходимо, чтобы полученная парным корреляционно регрессионным анализом зависимость имела высокий коэффициент корреляции (более 0,7) и низкое СКО (менее 15% от средней прочности). Чтобы данное условие выполнялось, точность измерений обоих контролируемых параметров (например, скорость ультразвуковых волн и прочность бетона) должна быть достаточно высокой, а прочность бетона, по которому строится зависимость, должна изменяться в широком диапазоне.

В качестве наглядного примера вышеуказанной проблемы рассмотрим градуировочную зависимость, представленную на рис. 1. Линейная регрессионная зависимость построена по результатам ультразвуковых измерений и испытаний на прессе образцов бетона. Несмотря на большой разброс результатов измерений, зависимость имеет коэффициент корреляции 0,72, что допустимо по требованиям СП 13-102-2003. При аппроксимации функциями, отличными от линейной (степенной, логарифмической и пр.) коэффициент корреляции был менее указанного. Если бы диапазон исследуемой прочности бетона был меньше, например от 30 до 40 МПа (область, выделенная красным цветом), то совокупность результатов измерений превратилась бы в «облако», представленное в правой части рис. 1. Данное облако точек характеризуется отсутствием связи между измеряемым и искомым параметрами, что подтверждается максимальным коэффициентом корреляции 0,36. Иными словами, градуировочную зависимость здесь не построить.

Зависимость между прочностью бетона и скоростью ультразвуковых волн

РИС. 1. Зависимость между прочностью бетона и скоростью ультразвуковых волн

Таким образом, без нарушения требований действующих норм для определения прочности бетона при обследовании в любом случае необходимо в том или ином объеме использовать прямые неразрушающие либо разрушающие методы контроля. Учитывая это, а также обозначенные выше проблемы, далее более подробно рас смотрим прямые методы контроля.

К данной группе по ГОСТ 22690–88 относится три метода:

Метод отрыва.
Метод отрыва со скалыванием.
Метод скалывания ребра.

Метод отрыва

Метод отрыва основан на измерении максимального усилия, необходимого для отрыва фрагмента бетонной конструкции. Отрывающая нагрузка прилагается к ровной поверхности испытываемой конструкции за счет приклеивания стального диска (рис. 2), имеющего тягу для соединения с прибором. Для приклеивания могут использоваться различные клеи на эпоксидной основе. В ГОСТ 22690–88 рекомендуются клеи ЭД20 и ЭД16 с цементным наполнителем. На сегодняшний день могут применяться современные двухкомпонентные клеи, производство которых хорошо налажено (POXIPOL, «Контакт», «Момент» И др.). В отечественной литературе по испытанию бетона методика испытания предполагает приклеивание диска к участку испытания без дополнительных мероприятий по ограничению зоны отрыва. В таких условиях площадь отрыва является непостоянной и должна определяться после каждого испытания. В зарубежной практике перед испытанием участок отрыва ограничивается бороздой, создаваемой кольцевыми сверлами (коронками). В данном случае площадь отрыва постоянна и известна, что увеличивает точность измерений.

После отрыва фрагмента и определения усилия определяется прочность бетона на растяжение (R(bt)) , по которой с помощью пересчета по эмпирической зависимости может быть определена прочность на сжатие (R). Для перевода можно воспользоваться выражением, указанным в пособии: испытание на отрыв

Для метода отрыва могут применяться различные приборы, используемые и для метода отрыва со скалыванием, такие как ПОС-50МГ4, ОНИКСОС, ПИБ, DYNA (рис. 2), а также старые аналоги: ГПНВ-5, ГПНС-5. Для проведения испытания необходимо наличие захватного устройства, соответствующего тяге, расположенной на диске.

ПОС-50МГ4

Рис. 2. Прибор для метода отрыва с диском для приклеивания к бетону

В России метод отрыва не нашел широкого распространения. Об этом свидетельствует и отсутствие серийно выпускаемых приборов, приспособленных для крепления к дискам, а также самих дисков. В нормативных документах отсутствует зависимость для перехода от усилия вырыва к прочности на сжатие. В новом ГОСТ 18105–2010, а также предшествующем ГОСТ Р 53231–2008 метод отрыва не включен в перечень прямых методов неразрушающего контроля и вообще не упоминается. Причиной этому, по всей видимости, является ограниченный температурный диапазон применения метода, что связано с продолжительностью твердения и (или) невозможностью использования эпоксидных клеев при низкой температуре воздуха. Большая часть России расположена в более холодных климатических зонах, чем страны Европы, поэтому данный метод, широко при меняемый в европейских странах, в нашей стране не используется. Другим отрицательным фактором является необходимость сверления борозды, что дополнительно снижает производительность контроля.

Метод отрыва со скалыванием

Испытание бетона методом отрыва со скалыванием

Рис. 3. Испытание бетона методом отрыва со скалыванием

В нашей стране данный метод нашел, пожалуй, самое широкое распространение благодаря своей универсальности (табл.1), относительной простоте крепления к бетону, возможности испытания практически налюбом участке конструкции. Основными ограничениями для его применения являются густое армирование бетона и толщина испытываемой конструкции, которая должна быть больше, чем удвоенная длина анкера. Для выполнения испытаний могут использоваться приборы, указанные выше.

Таблица 2. Сравнительные характеристики прямых методов неразрушающего контроля

Преимущества	Метод
Преимущества	Отрыв	Отрыв со скалыванием	Скалывание ребра
Определение прочности бетонов классом более В60	–	+	–
Возможность установки на неровную поверхность бетона (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 сверления борозды, ограничивающей участок отрыва.

Метод скалывания ребра

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: R=0,058•m•(30P+P2),

где m — коэффициент, учитывающий крупность заполнителя.

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

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

Результаты сравнения методов

В лаборатории «Обследование и испытание зданий и сооружений» ФГБОУ ВПО «СПБГПУ» были проведены исследования при использовании различных методов контроля. В качестве объекта исследования использован фрагмент бетонной стены, выпиленный алмазным инструментом. Габариты бетонного образца — 2,0×1,О х 0,3 м.

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.

Для определения прочности бетона использован базовый разрушающий метод контроля. Из образца с помощью установки алмазного сверления выбурены 11 кернов различной длины диаметром 80 мм. Из кернов изготов лены 29 образцов — цилиндров, удовлетворяющих по своим размерам требованиям ГОСТ 28570–90 ("Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций"). По результатам испытания образцов на сжатие выявлено, что среднее значение прочности бетона составило 49,0 МПа. Распределение значений прочности подчиняется нормальному закону (рис. 4). При этом прочность исследуемого бетона имеет высокую неоднородность с коэффициентом вариации 15,6% и СКО равным 7,6 МПа.

Для неразрушающего контроля применены методы отрыва, отрыва со скалыванием, упругого отскока и ударного импульса. Метод скалывания ребра не применялся по причине близкого расположения арматуры к ребрам образца иневозможности выполнения испытаний. Ультразву ковой метод не использован, так как прочность бетона выше допустимого диапазона для применения данного метода (табл.1). Выполнение измере ний всеми методами производилось на грани образца, срезанной алмазным инструментом, что обеспечива ло идеальные условия с точки зрения ровности поверхности. Для определе ния прочности косвенными методами контроля использовались градуиро вочные зависимости, имеющиеся в паспортах приборов, или заложен ные в них.

Таблица 3. Результаты измерения прочности различными методами

№ п/п	Метод контроля (прибор)	Количество измерений, n	Среднее значение прочности бетона, Rm, МПа	Коэффициент вариации, V, %
1	Испытание на сжатие в прессе (ПГМ-1000МГ4)	29	49,0	15,6
2	Метод отрыва со скалыванием (ПОС-50МГ4)	6	51,1	4,8
3	Метод отрыва (DYNA)	3	49,5	–
4	Метод ударного импульса (Silver Schmidt)	30	68,4	7,8
5	Метод ударного импульса (ИПС-МГ4)	7 (105)*	78,2	5,2
6	Метод упругого отскока (Beton Condtrol)	30	67,8	7,27

*Семь участков по 15 измерений на каждом.

По данным, представленным в таблице, можно сделать следующие выводы: среднее значение прочности, полученной испытанием на сжатие и прямыми методами неразрушающего контроля, различается не более чем 5%; по результатам шести испытаний методом отрыва со скалыванием разброс прочности характеризуется низким значением коэффициента вариации 4,8%; результаты, полученные всеми косвенными методами контроля, завышают прочность на 40–60%. Одним из факторов, приведших к данному завышению, является карбонизация бетона, глубина которой на исследуемой поверхности образца составила 7 мм.

Выводы

1. Мнимая простота и высокая производительность косвенных методов неразрушающего контроля теряются при выполнении требований построения градуировочной зависимости и учете (устранении) влияния факторов, искажающих результат. Без выполнения этих условий данные методы при обследовании конструкций можно при менять только для качественной оценки прочности по принципу «больше — меньше». 2. Результаты измерений прочности базовым методом разрушающего контроля путем сжатия отбираемых образцов также могут сопровождаться боль шим разбросом, вызванным как неоднородностью бетона, так и другими факторами. 3. Учитывая повышенную трудоем кость разрушающего метода и под твержденную достоверность результа тов, получаемых прямыми методами неразрушающего контроля, при обсле довании рекомендуется при менять по следние. 4. Среди прямых методов неразру шающего контроля оптимальным по большинству параметров является ме тод отрыва со скалыванием.

Распределение значений прочности по результатам испытаний на сжатие

Рис. 4. Распределение значений прочности по результатам испытаний на сжатие.

Измерение прочности методом отрыва

Рис. 5. Измерение прочности методом отрыва.

А. В. Улыбин, к. т. н.; С. Д. Федотов, Д. С. Тарасова (ПНИПКУ «Венчур», Санкт-Петербург), журнал "Мир строительства и недвижимости, №47, 2013 г.

Все публикации Архив по годам: 2006; 2008; 2013; 2015; 2016; 2018;

www.stroypribor.com

Прочность бетона по ГОСТ - методы определения

Способность бетона противостоять механическому и температурному воздействию называется прочностью. Эта важнейшая характеристика, влияющая на эксплуатационные параметры конструкции.

Методы исследования прочности бетона

Все правила, касающиеся проведения испытаний бетона на растяжение, сжатие и изгиб прописаны в ГОСТ18105-86. Важной характеристикой надежности материала выступает коэффициент вариации, характеризующий однородность смеси (Vm).

Коэффициент вариации прочности бетона

где Sm - квадратичное отклонение прочности, Rm – прочность бетона в партии.

Согласно ГОСТ10180-67 определяется кубиковая прочность материала при сжатии. Она вычисляется при сжатии контрольных образцов-кубов, имеющих ребра жесткости в возрасте 28 дней. Для класса В25 и выше призменный показатель должен равняться 0,75, для составов классом ниже В25 – 0,8.

Требования по расчетной прочности кроме ГОСТов прописаны еще и в СНиПах. Например, распалубный показатель незагруженных горизонтальных конструкций, имеющих пролет менее 6 метров, должен быть не менее 70% от проектной прочности, если длина пролета превышает 6 метров – 80%.

Испытание образцов дает возможность определить качество смеси, но не характеристики бетона в составе конструкции. Проводятся такие исследования согласно ГОСТ18105-2010 и используют следующие методы:

разрушающие,
косвенные разрушающие,
прямые разрушающие.

Значительной популярностью пользуются прямые методы неразрушающего контроля. К основным методам данного типа относят ультразвуковые или механические.

Методы контроля прочности бетона по ГОСТ22690-88

отрыв;
отрыв со скалыванием;
скалывание ребра.

Инструменты, необходимые для проведения исследований

электронный блок;
прибор для отрыва с устройством для приклеивания к бетону;
датчики;
дюбели и анкеры;
эталонный металлический стержень.

График набора прочности бетона

График отражает набор прочности материала во времени, при этом линия A – это вакуумная обработка, B - естественное твердение, C – изменение показателя после прохождения вакуумной обработки.

Проверка прочности бетона методом отрыва

В основе данного типа исследования лежит измерение максимального усилия для отрыва части бетонной конструкции. Причем отрывающая нагрузка должна применяться к ровной поверхности путем приклеивания диска прибора. Для приклеивания используют клеевые составы на эпоксидной основе. В ГОСТ22690-88 указываются клеи ЭД16 и ЭД20 с цементным наполнителем. Также можно применять двухкомпонентные составы. Площадь отрыва определяется после проведения каждого испытания. После отрыва и вычисления усилия измеряют прочность бетона (Rbt) на растяжение. Используя эмпирическую зависимость и данный показатель, можно вычислить показатель R - прочность на сжатие. Для этого следует воспользоваться формулой:

Rbt = 0,5∛(R^2 )

Отрыв со скалыванием

После отвердения бетона в заранее высверленное отверстие ставят анкерное устройство, после чего вырывают его с частью бетона. Этот метод во многом схож с описанным ранее. Основное отличие - способ крепления инструмента к поверхности. Отрывающее усилие создается за счет лепестковых анкеров. Анкер укладывается в шпур и измеряется P - разрушающее усилие. В ГОСТ 22690 указан переход прочности бетонного состава на сжатие по формуле:

R = m1 * m2 *P,

где m2 – коэффициент перехода прочности на сжатие, зависящий от условий затвердевания и вида бетона, m1 – коэффициент, отражающие максимальные параметры большого заполнителя (сыпучие каменные материалы).

Ограничениями для использования данного способа исследования является густое армирование и незначительная толщина конструкции. Толщина поверхности должна превышать удвоенную длину анкера.

Метод скалывания ребра

Прочность бетона при данном методе определяется по усилию (P), требуемому для скалывания части конструкции, размещенной на ребре внешней стороны. Прибор крепится на поверхности с помощью анкерного болта с дюбелем. Для определения показателя используется следующая формула:

R = 0,058 * m * (30P + P2),

где под m понимают коэффициент, отражающий крупность заполнителя.

Ультразвуковой метод

Действие ультразвуковых приборов контроля основано на взаимосвязи между скоростью, с которой распространяются волны по конструкции и ее прочностью. На основе данного метода определено, что скорость, также как и время распространения волн отвечают прочности бетона.

Ультразвуковое исследование прочности бетона

Для сборных линейных конструкций применяется метод сквозного просвечивания. При этом ультразвуковые преобразователи располагаются с противоположных сторон конструкции. Плоские, многопустотные и ребристые плиты перекрытия, а также стеновые панели исследуют поверхностным просвечиванием, при котором волновой преобразователь (дефектоскоп) ставят с одной стороны конструкции.

Для обеспечения максимального акустического контакта с рабочей поверхностью выбирают вязкие контактные материалы (например, солидол). Возможен сухой вариант с применением протекторов и конусных насадок. Инсталляция ультразвуковых приборов производится на удалении не менее 3 см от края.

Метод исследования с помощью молотка Кашкарова

Испытания проводятся согласно ГОСТ22690.2-77. Определение прочности бетона производится в пределах 5-50 Мпа. По ровной испытываемой поверхности наносится удар, в результате чего образуются два отпечатка: на эталонном металлическом стержне и на поверхности основания. С каждым ударом стержень перемещают на 10 мм в отверстие корпуса молотка. Удары по основанию наносятся через белую копировальную бумагу. Для измерения отпечатков на бумаге используют угловой масштаб.

Для исследований на основе упругого отскока используют молоток Шмидта, пистолеты Борового, ЦНИИСКа, склерометр КМ со стержневым ударником. Взвод и пуск бойка происходят автоматически в момент прикосновения ударника к испытываемому основанию. Величина отскока бойка фиксируются специальным указателем на шкале аппарата.

aquagroup.ru

Определение прочности бетона — Материалы и свойства

Для определения прочности бетона готовят образцы-кубы размером 100 х 100 х 100 или 150 х 150 х 150 мм. Для изготовления образцов отбирают среднюю пробу бетонной смеси.

Если готовятся кубы с длиной грани 100 мм, наибольшая крупность зерен заполнителя не может превышать 20 мм, а если с длиной грани 150 мм до 40 мм.

Образцы-кубы изготавливают в разборных металлических формах (рис. 1), внутренняя поверхность которых смазывается минеральным маслом, которое сопротивляется прилипание затвердевшего бетона к поверхности форм.

Фото формы для изготовления бетонных образцов - Кубов

Рисунок 1. Форма для изготовления бетонных образцов — Кубов

Укладка бетонной смеси в формы и ее уплотнение должно длиться не более 20 мин, начиная с отбора пробы бетона.

Методы укладки и уплотнения бетонной смеси в формах зависят от ее подвижности.

Бетонную смесь с осадкой конуса более 12 см укладывают в формы высотой до 150 мм в один слой.

Уплотнение бетонных смесей, в которых осадка конуса меньше 12 см, проводят с помощью вибрации.

Бетонную смесь кладут в форму с некоторым избытком, устанавливают и закрепляют ее на вибростоле.

Включают вибростол и секундомер одновременно. Вибрации продолжается до полного уплотнения. Поверхность бетонной смеси в форме выравнивают металлической линейкой.

После уплотнения образцы в формах, покрывают влажной тканью, хранят в помещении при температуре воздуха 16-20°С в течение суток.

Образцы-кубы вынимают из форм и кладут на хранение (28 суток) в камеру нормального твердения при температуре 20 +2°С с влажностью 95%.

За 2-4 часа до испытания образцы заносятся в лабораторное помещение, где будет проводиться их испытания.

Нагрузка на образец во время испытания на гидравлическом прессе должно возрастать непрерывно со скоростью 0,4 — 0,8 МПа / с до разрушения образца.

Предел прочности на сжатие, МПа, определяется по формуле:

описание: c:tempfinereader11mediaimage58.png

Где р — разрушающая нагрузка, Н;

S — площадь поперечного сечения, мм 2 .

Результат вычисляют как среднее арифметическое трех испытаний. Если наименьший результат отличается более чем на 15% от следующего показателя, тогда предел прочности рассчитывается как среднее арифметическое из двух наибольших результатов.

Марка бетона определяется как предел прочности при сжатии бетонного куба с размером ребра 150 мм. Если ребро куба имеет размер 70, 100, 200, 300 мм, предел

Прочности пересчитывается, используя соответствующие коэффициенты — 0,85, 0,95, 1,05 и 1,1.

Беря за основу образцы-кубы с размером ребра 150 мм, для тяжелых бетонов устанавливают следующие марки: М 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800.

arxipedia.ru

Определение прочности бетона

- Определение свойств строительн конструкций - Определение прочности бетона - Армирование ЖБ конструкций - Ультразвуковой контроль бетона - УЗК - Ультразвуковой контроль металла - УЗК

Если отсутствуют результаты статических расчетов обследуемой конструкции, то для определения действительного состояния объекта необходимо иметь все технические параметры, это - определение прочности бетона (статическая схема, нагрузки, размеры сечений несущих конструкций, армирование и т. д.).

Определение прочности бетона с помощью ультразвука Но если все же имеются расчеты сооружения, то следует сконцентрировать внимание на фактах, которые свидетельствуют об отклонениях от проекта. При выборе участков контрольных замеров можно ограничиться местами, находящимися под наибольшим воздействием нагрузок. Если обследование даст удовлетворительные результаты, то нет необходимости проверять конструкции в целом при условии, что не возникает сомнений относительно других мест, где могут иметься повреждения. Если размеры сечений соответствуют проектным данным, то нагрузку от собственной массы конструкции принимают по проектным данным.

Определение прочности бетона

Определение прочности бетона - испытание бетона на прочность при определении полезных нагрузок

При определении полезных нагрузок в большинстве случаев можно ограничиться проверкой, совпадают ли фактические и принятые в проекте нагрузки.

После определения размеров поперечных сечений и нагрузок, необходимо определить прочности бетона и действительные свойства материалов и в первую очередь их фактическую прочность.

Сбор данных для оценки состояния строительного объекта

Определение прочности бетона с помощью ультразвука Заложенная в проекте марка бетона является контрольной величиной, которая на практике может отклоняться в любую сторону. Фактическую прочность бетона можно определить путем вырезания достаточного числа проб в местах, испытывающих наибольшее напряжение. В случае, если трудно взять пробы кернением, например при очень плотном армировании или если имеется опасность значительного ослабления наиболее напряженных мест, можно провести испытание без разрушений бетона с помощью эталонного молотка или же по отскоку шарика. Оба этих метода испытания заложены в DIN 1048. Преимущества этих способов заключаются в том, что имеется возможность провести их с незначительными затратами и во многих местах. Недостатком является необходимость в получении тарированной зависимости, которую в каждом случае получают по испытанию проб бетона, изымаемых из строительного объекта.

При испытании бетона, имеющего повреждения от пожара, следует также помнить, что снижение прочности, как правило, происходит на внешнем слое. В этом случае поверхностные методы обычно дают заниженные результаты.

Карбонизация бетона

Карбонизация бетона - глубина карбонизации бетона определяется нанесением фенолфталеинового раствора на свежий скол бетона. Область, в которой имеется значение рН=8,3, обеспечивает защиту стали от коррозии и окрашивается в красный цвет; если бетон остается неокрашенным, то, следовательно, в этой области произошла его карбонизация и создается реальная опасность коррозии стали.

Поражение хлоридами

Хлориды, проникшие в бетон из растворов, предотвращающих обледенение, или же при сгорании во время пожаров поливинилхлоридных материалов, нарушают коррозионную защиту стали, разрушая окружающий ее щелочной цементный слой, что может быть выявлено методами индикации как и при обнаружении карбонизации. На свежий скол наружной поверхности бетона наносятся 1 % - ный раствор нитрата серебра, а затем 5 % - ный раствор калиево - хромовой кислоты. Области, содержащие хлориды, окрашиваются в желтый цвет, а области, не содержащие их,- в коричневый. Допустимое содержание хлоридов в бетоне составляет примерно 0,4 % его массы. При положительной реакции действительное содержание хлоридов определяется лабораторным путем по взятым контрольным пробам. Прочие агрессивные химические вещества.

мероприятий.

Если возникает подозрение о наличии в бетоне химических веществ, которые могут отрицательно воздействовать на долговечность стали или бетона, то берут пробы бетона для лабораторного исследования.

Проведение исследований с помощью ультразвука

Определение прочности бетона с помощью ультразвука

Измеряя время прохождения ультразвуковых волн через строительный элемент, можно получить данные о неравномерной плотности бетона, особенно о скрытых под наружным слоем пустотах, неплотных участках и т. п. Исследование с помощью рентгеновских или гамма - лучей. Плотность и однородность бетона определяются по такому же принципу, как и при использовании ультразвука, но с помощью рентгеновских или гамма - лучей. Аналогичным образом определяется содержание арматурной стали. Проведение подобных исследований требует немалых затрат. Эти методы в ряде случаев трудно применимы, а область их действия ограничена. Определять фактическую прочность бетона с помощью рентгеновских или гамма - лучей целесообразно лишь при высоких напряжениях в строительных элементах, если имеется подозрение о наличии внутренних повреждений, еще не видимых извне, которые могут привести к крупным разрушениям, а также для подтверждения результатов, полученных другими методами.

Качество арматурных сталей

Единственной возможностью определения механических характеристик арматурных сталей, особенно после пожаров, является отбор небольших образцов арматурных стержней и испытание их в лабораторных условиях. Естественно, эти образцы следует отбирать по возможности в тех местах, где обусловленное этим уменьшение поперечного сечения арматуры не приведет к ослаблению конструкции.

Расположение арматурных стержней и защитного слоя бетона

Расположение арматурных стержней при соответствующем их диаметре может быть определено с помощью электромагнитного прибора. Этот прибор определяет положение арматуры и расстояние до нее от поверхности бетона. При недостаточном защитном слое бетона можно использовать сильный магнит, чтобы установить расположение арматуры и затем выявить места с недостаточным бетонным покрытием. Заполнения каналов для напрягаемой арматуры. Сильное повреждение напряженных арматурных пучков в недостаточно заполненных цементным раствором каналах требует в большинстве случаев дополнительной проверки состояния этих каналов. Простым методом такой проверки является следующий: осторожное высверливание стенок каналов и введение через них оптического прибора. С помощью этого прибора можно определить положение и размеры пустот, а также состояние арматуры.

Начинать обследование следует с наиболее уязвимых мест, таких, как изгибы и места стыков арматуры, расширения каналов и т. д. В открытых каналах пустоты можно обнаружить с помощью нагнетания воды или воздуха. Другим, более дорогостоящим, но иногда применяемым методом является просвечивание конструкции рентгеновскими лучами. Часто оба этих метода применяются совместно.

Коррозия арматурной стали

Своевременное обнаружение мест коррозии стальной арматуры (особенно в каналах) может осуществляться с помощью измерения разности потенциалов. Этот метод измерения в течение нескольких лет успешно применяется в определение прочности бетона для обнаружения мест активного корродирования арматуры, особенно при обследовании мостовых сооружений. При этом наружная поверхность бетонного сооружения обследуется с помощью эталонного электрода, разность потенциалов измеряется между арматурными стержнями, используемыми как измерительный электрод, и располагаемым над поверхностью бетона эталонным электродом. Контакт с арматурой осуществляется при помощи клемм, закрепляемых на оголенных и зачищенных участках арматуры.

Перед началом измерений внешнюю поверхность бетона следует тщательно высушить, чтобы избежать сильных колебаний показаний прибора из - за неравномерной влажности бетона. В качестве измерительного прибора применяется малогабаритный милливольтметр на батарейном питании.

Изменение действующих нагрузок и размеров поперечных сечений

При производстве обследований сооружения, испытание бетона на прочность может оказаться, что первоначально рассчитанная несущая способность конструкции не обеспечивается. Это можно объяснить изменившимися условиями эксплуатации, а также нагрузками, не предусмотренными ранее. В большинстве случаев нет необходимости повторного определения размеров поперечных сечений для установления соответствия их принятым в проекте. Как правило, можно исходить из условия, что заложенные в проекте размеры поперечных сечений сооружения соблюдены полностью. Но может случиться так, что за время эксплуатации сооружения произошло ослабление поперечного сечения в результате образования трещин, коррозии и т. д., которое при определении надежности конструкции должно быть учтено.

Благодаря образованию трещин может произойти искривление формы конструкции и, следовательно, изменение распределения нагрузок или изменение статической схемы.