Методы определения прочности бетона

Прочность бетона — важнейшая характеристика, которая применяется при проектировании и расчете конструкций для строительства различных сооружений. Она задается маркой М (в кг/см²) или классом В (в МПа) и выражает максимальное давление сжатия, которое выдерживает материал без разрушения.

При определении марочной прочности бетона строительные организации и изготовители конструкций должны руководствоваться требованиями нормативных документов — ГОСТ 22690-88, 28570, 18105-2010, 10180-2012. Они регламентируют методику проведения испытаний, обработку результатов.

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:

условия транспортировки;
способ укладки в опалубку;
размеры и форма конструкции;
вид напряженного состояния;
влажность, температура воздуха на всем протяжении твердения смеси;
уход за монолитом после заливки.

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

доставка производилась не в миксере;
время в пути превысило допустимое;
при заливке смесь не уплотнялась вибраторами или трамбовками;
при монтаже была слишком низкая или высокая температура, ветер;
после укладки в опалубку не поддерживались оптимальные условия твердения.

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

При температуре 15°-25°С и высокой влажности в первые 7-15 суток бетон достигает прочности 70%. Если условия не выдерживаются, то сроки затягиваются. Опасно как охлаждение смеси, так и ее пересушивание. Зимой опалубку утепляют или прогревают, летом поверхность монолита увлажняют, накрывают пленкой.

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

Чтобы определить, насколько характеристики конструкции соответствуют проектным, а также при обследованиях и мониторинге технического состояния зданий проводят проверку прочности бетона. Она включает лабораторные испытания образцов, неразрушающие прямые и косвенные методы исследования объектов.

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

неравномерность состава;
дефекты поверхности;
влажность материала;
армирование;
коррозия, промасливание, карбонизация внешнего слоя;
неисправности прибора — износ пружины, слабую зарядка аккумуляторной батареи.

Самый информативный способ проверки бетонных конструкций — изъятие образцов из тела монолита с последующим их испытанием. Такой метод сводит к минимуму ошибки, но достаточно дорог и трудоемок. Поэтому чаще пользуются более доступными исследованиями с помощью приборов, измеряющих зависимые от прочности характеристики — твердость, усилие на отрыв или скол, длину волны. Зная их, можно с помощью переходных формул вычислить искомую величину.

Требования к проверке

С точки зрения заказчика наиболее предпочтительно проводить испытания неразрушающими методами контроля фактической прочности бетона. Сегодня созданы приборы, которые позволяют быстро получить результаты без бурения, высверливания или вырубки образца, портящих целостность конструкции.

Для осуществления контроля и оценки прочности бетона рассматривают три показателя:

точность измерений;
стоимость оборудования;
трудоемкость.

Наиболее дорогими являются испытания кернов на лабораторном прессе и отрыв со скалыванием. Исследования по величине ударного импульса, упругого отскока, пластических деформаций или с помощью ультразвука имеют меньшую затратную часть. Но применять их рекомендуется после установления градуировочной зависимости между косвенной характеристикой и фактической прочностью.

Параметры смеси могут существенно отличаться от тех, при которых была построена градуировочная зависимость. Чтобы определить достоверную прочность бетона на сжатие, проводят обязательные испытания кубиков на прессе или определяют усилие на отрыв со скалыванием.

Если пренебречь этой операцией, неизбежны большие погрешности при контроле и оценке прочности бетона. Ошибки могут достигать 15-75 %.

Целесообразно пользоваться косвенными методами при оценке технического состояния конструкции, когда необходимо выявить зоны неоднородности материала. Тогда правила контроля допускают применение неточного относительного показателя.

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.

При испытаниях методом отрыва на поверхность монолита приклеивают эпоксидным составом стальной диск. Затем специальным устройством (ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ и другими) отрывают его вместе с фрагментом конструкции. Полученная величина усилия переводится с помощью формул в искомый показатель.

При отрыве со скалыванием прибор крепится не к диску, а в полость бетона. В пробуренные шпуры вкладывают лепестковые анкеры, затем извлекают часть материала, фиксируют разрушающее усилие. Для определения марочной характеристики применяют переводные коэффициенты.

Метод скалывания ребра применим к конструкциям, имеющим внешние углы — балки, перекрытия, колонны. Прибор (ГПНС-4) закрепляют к выступающему сегменту при помощи анкера с дюбелем, плавно нагружают. В момент разрушения фиксируют усилие и глубину скола. Прочность находят по формуле, где учитывается крупность заполнителя.

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.

При ультразвуковом методе определения прочности бетона сравнивают скорость распространения продольных волн в готовой конструкции и эталонном образце. Прибор УГВ-1 устанавливают на ровную поверхность без повреждений. Прозванивают участки согласно программе испытаний.

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%.

При определении прочности методом ударного импульса используют энергию удара металлического бойка сферической формы о поверхность бетона. Пьезоэлектрическое или магнитострикционное устройство преобразует ее в электрический импульс, амплитуда и время которого функционально связаны с прочностью бетона.

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

При определении марки бетона методом обратного отскока прибор — склерометр — фиксирует величину обратного движения бойка после удара о поверхность конструкции или прижатой к ней металлической пластины. Таким образом устанавливается твердость материала, связанная с прочностью функциональной зависимостью.

Метод пластических деформаций предполагает измерение на бетоне размеров следа после удара металлическим шариком и сравнение его с эталонным отпечатком. Способ разработан давно. Наиболее часто на практике используется молоток Кашкарова, в корпус которого вставляют сменный стальной стержень с известными характеристиками.

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

Заключение

Для контроля и оценки прочности бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

Определение прочности бетона: методы и их особенности

Прочность бетона является важнейшей характеристикой, от которой зависят эксплуатационные параметры материала. Под прочностью подразумевают способность бетона противостоять внешним механическим силам и агрессивным средам. Особенно актуальны способы определения этой величины методами неразрушающего контроля: механическими или ультразвуковым.

Правила испытания прочности бетона на сжатие, растяжение и изгиб определяются ГОСТ 18105-86. Одной из характеристик прочности бетона является коэффициент вариации (Vm), который характеризует однородность смеси.

По ГОСТ 10180—67 предел прочности бетона при сжатии определяется при сжатии контрольных кубов с размерами ребер 20 см в 28-суточном возрасте — это так называемая кубиковая прочность. Призменная прочность определяется как 0,75 кубиковой прочности для класса бетона В25 и выше и 0,8 для класса бетона ниже В25

Помимо ГОСТов, требования к расчётной прочности бетона задаются в СНиПах. Так, например, минимальная распалубочная прочность бетона незагруженных горизонтальных конструкций при пролете до 6 метров должна составлять не менее 70% проектной прочности, а свыше 6 метров – 80% проектной прочности бетона.

Механические неразрушающие методы определения прочности бетона

Неразрушающие способы бетона на сжатие основываются на косвенных характеристиках показаний приборов. Испытания прочности бетона проводятся с помощью основных методов: упругого отскока, ударного импульса, отрыва, скалывания, пластической деформации, отрыва со скалыванием.

О том, какие существуют марки бетона по прочности, в этой статье рассказывают специалисты.

Закажите лучший бетон М200 для строительства и изготовления стяжек полов, дорожек, бетонных лестниц.

Рассмотрим виды испытательных приборов механического принципа действия. Таким способом прочность бетона определяется глубиной внедрения рабочего органа прибора в поверхностный слой материала.

Принцип действия молотка Физделя основан на использовании пластических деформаций строительных материалов. Удар молотка по поверхности бетона образует лунку, диаметр которой и характеризует прочность материала. Место, на которое наносятся опечатки, должно быть очищено от штукатурки, шпатлевки, окрасочного слоя. Испытания проводятся локтевыми ударами средней силы по 10-12 раз на каждом участке конструкции с расстоянием между отпечатками не менее 3 см. Диаметр полученных лунок измеряется с помощью штангенциркуля по двум перпендикулярным направлениям с точностью до десятой миллиметра. Прочность бетона определяется с помощью среднего диаметра отпечатка и тарировочной кривой. Тарировочная кривая строится на сравнении полученных диаметров отпечатков и результатов лабораторных исследований на образцах, взятых из конструкции или изготовленных по технологиям, аналогичных примененным.

На свойствах пластической деформации основан и принцип действия молотка Кашкарова. Различие между этими приборами заключается в наличии между молотком и завальцованным шариком отверстия, в которое введен контрольный стержень. Удар молотка Кашкарова приводит к образованию двух отпечатков. Одного — на поверхности обследуемой конструкции, второго — на эталонном стержне. Соотношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности исследуемого материала и контрольного стержня и не зависит от скорости и силы удара молотка. По среднему соотношению диаметров двух отпечатков с помощью тарировочного графика устанавливают прочность бетона.

Пистолеты ЦНИИСКа, Борового, молоток Шмидта, склерометр КМ, оснащенный стержневым ударником, работают, основываясь на принципе упругого отскока. Измерения величины отскока бойка проводятся при постоянной величине кинетической энергии металлической пружины и фиксируются указателем на шкале прибора. Взвод и спуск бойка происходят автоматически при соприкосновении ударника и испытуемой поверхности. Склерометр КМ имеет специальный боек определенной массы, который с помощью предварительно напряженной пружины с заданной жесткостью ударяет по металлическому ударнику, прижатому другим концом к обследуемой поверхности.

Метод испытания на отрыв со скалыванием позволяет определить прочность бетона в теле бетонного элемента. Участки для испытания подбираются таким образом, чтобы в этой зоне не было арматуры. Для проведения исследований используют анкерные устройства трех типов. Анкерные устройства первого типа устанавливаются в конструкцию при бетонировании. Для установки второго и третьего типов анкерных устройств предварительно подготавливают шпуры, высверливая их в бетоне.

Ультразвуковой метод измерения прочности бетона

Принцип действия приборов ультразвукового контроля основывается на связи, которая существует между скоростью распространения ультразвуковых волн в материале и его прочностью.

В зависимости от способа прозвучивания разделяют две градуировочные зависимости: «скорость распространения волн — прочность бетона», «время распространения ультразвуковых волн — прочность бетона».

Метод сквозного прозвучивания в поперечном направлении применяется для сборных линейных конструкций — балок, ригелей, колонн. Ультразвуковые преобразователи при таких испытаниях устанавливаются с двух противоположных сторон контролируемой конструкции.

Поверхностным прозвучиванием испытывают плоские, ребристые, многопустотные плиты перекрытия, стеновые панели. Волновой преобразователь устанавливается с одной стороны конструкции.

Для получения надежного акустического контакта между испытуемой конструкцией и рабочей поверхностью ультразвукового преобразователя используют вязкие контактные материалы типа солидола. Возможна установка «сухого контакта» с использованием конусных насадок и протекторов. Ультразвуковые преобразователи устанавливают на расстоянии не менее 3 см от края конструкции.

Способы уплотнения бетонной смеси — здесь описано, какие они бывают и какой выбрать.

Цена бетона М400 по этой ссылке, в нашем каталоге.

Приборы для ультразвукового контроля прочности состоят из электронного блока и датчиков. Датчики могут быть раздельными или объединенными для поверхностного прозвучивания.

Скорость распространения ультразвуковой волны в бетоне зависит от плотности и упругости материала, наличия в нем пустот и трещин, отрицательно влияющих на прочность и другие качественные характеристики. Следовательно, ультразвуковое прозвучивание предоставляет информацию о следующих параметрах:

однородности, прочности, модуле упругости и плотности;
наличии дефектов и особенностях их локализаций;
форме А-сигнала.

Прибор записывает и преобразует в визуальный сигнал принимаемые ультразвуковые волны. Оснащенность контрольного оборудования цифровыми и аналоговыми фильтрами позволяет оптимизировать соотношение сигнала и помех.

Методы разрушающего контроля прочности бетона

Каждый застройщик может выбирать самостоятельно методы неразрушающего контроля, но согласно существующим СНиПам разрушающий контроль является обязательным. Способов организации выполнения требований СНиПов существует несколько.

Контроль прочности бетона может проводиться на специально изготовленных образцах. Применяется этот метод при производстве сборных железобетонных конструкций и для выходного контроля БСГ (бетонной смеси готовой) на стройплощадке.
Прочность бетонов может контролироваться на образцах, которые были получены способами выпиливания и вырубывания из самой конструкции. Места взятия проб определяются с учетом снижения несущей способности в зависимости от напряженного состояния. Целесообразно, чтобы эти места указывались самими проектировщиками в проектной документации.
Испытания образцов, изготовленных на месте проведения работ в условиях, определенных конкретным технологическим регламентом. Однако укладка бетона в кубы для проведения последующих испытаний, его твердение и хранение значительно отличаются от реальных условий укладки, уплотнения и твердения рабочих бетонных смесей. Эти различия существенно снижают достоверность получаемых таким способом результатов.

Самостоятельное измерение прочности бетона

Профессиональные методы определения прочности бетона дороги и не всегда доступны. Существует способ самостоятельного проведения обследования на прочность бетонных конструкций.

Для испытаний потребуется молоток весом 400-800 г и зубило. По приставленному к поверхности бетона зубилу наносится удар средней силы. Далее определяется степень повреждения, нанесенного поверхностному слою. Если зубило оставило лишь небольшую отметину, то бетон можно отнести к классу прочности В25. При наличии более значительной зазубрины бетон можно отнести к классам В15-В25. Если зубило проникнет в тело конструкции на глубину менее 0,5 см, то образец можно отнести к классу В10, если более 1 см — к классу В5. Класс или марка бетона по прочности — это основной показатель качества бетонной смеси, которые определяют среднюю прочность бетона. Например, средняя прочность бетона В30 (М400) составляет 393 кгс / см2.

Ориентировочно определить прочность бетона Rб в на 28 сутки в МПа можно по формуле Боломея-Скрамтаева, которая является основным законом прочности бетона. Для этого необходимо знать марку примененного цемента — Rц и цементно-водное соотношение — Ц/В. Коэффициент А при нормальном качестве заполнителей равен примерно 0,6.

При этом набор прочности бетона во времени подчиняется формуле

n = Марочная прочность *(lg(n) / lg(28)) , где n не менее 3 дней,

на 3 сутки бетон набирает около 30% марочной прочности, на 7 сутки — 60-80%, а 100% предел прочности достигается на 28-е сутки. Дальнейшее повышение прочности бетона происходит, но очень медленно. Согласно СНиП 3.03.01-87, уход за свежим бетоном продолжается до набора 70% прочности или до другого срока распалубливания.

Методы самостоятельного определения прочности бетонных конструкций просты и экономичны. Однако в случае строительства важных объектов целесообразно обратиться к услугам специализированных лабораторий.

Неразрушающие методы определения прочности бетона

Прочность бетона при применении неразрушающих методов определяют по предварительно установленным градуировочным зависимостям между прочностью образцов на сжатие и косвенными характеристиками прочности. Различают механические и физические неразрушающие методы (рис. 2.21). Механические методы основаны на корреляционных связях между прочностью и другими механическими характеристиками бетона (твердостью, упругостью, способностью к пластическим деформациям и др.), а также усилиями, вызывающими его местные разрушения. При физических методах используют корреляционные связи прочности бетона со скоростью распространения в нем ультразвуковых волн и некоторыми другими физическими характеристиками (частотой колебаний, интенсивностью гамма-облучения при прохождении сквозь бетон и др.). Из физических методов на практике, в основном, применяется ультразвуковой метод

Согласно ГОСТ 22690-88 косвенными характеристиками прочности при применении механических неразрушающих методов могут быть:

— значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника);
— параметр ударного импульса (энергия удара);
— размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина и т.д.) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при ударе или вдавливании индентора в поверхность бетона;
— значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска;
— значение усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции;

— значение усилия местного разрушения бетона при вырывании из него анкерного устройства.

Рис. 2.21. Классификация методов неразрушающего контроля

Механические методы неразрушающего контроля применяют для определения всех видов нормируемой прочности, а также при приеме конструкций и их обследовании. Область применения того или иного метода зависит от предельных значений измеряемой прочности (табл. 2.13).

Испытания проводят при положительной температуре бетона. Допускается при обследовании конструкций определять прочность при отрицательной температуре, но не ниже минус 10°С при условии, что к моменту замораживания конструкция находилась не менее одной недели при положительной температуре и относительной влажности воздуха не более 75%.

Предельные значения прочности бетона при применении механических неразрушающих методов_

Предельные значения прочности бетона, МПа

Упругий отскок и пластическая деформация

Отрыв со скалыванием

При контроле отпускной или передаточной прочности бетона сборных конструкций неразрушающими методами от партии отбирают 10% конструкций, но не меньше трех. Для определения прочности бетона монолитных конструкций в промежуточном возрасте контролируют не менее одной конструкции из объема бетона, уложенного на протяжении суток (или части конструкции в случае, когда ее бетонирование выполнялось больше одних суток). На каждой

Рис. 2.22. Молоток Шмидта

сборной конструкции, отобранной для определения прочности бетона неразрушающими методами, выбирают не менее двух, а для монолитной — не менее четырех контрольных участков. Участок должен иметь площадь от 100 до 600 см 2 . Количество и расположение контрольных участков определяет проектная организация в рабочих чертежах конструкций в зависимости от геометрических размеров, назначения и технологии их изготовления, их должно быть не менее:

— для линейных конструкций — один участок на 4 м длины;
— для плоских конструкций, за исключением монолитных конструкций сплошных стен — один участок на 4 м 2 площади;
— для монолитных конструкций сплошных стен — один участок на 8 м 2 площади.

Читать еще: Как правильно сделать гидроизоляцию фундамента

Принцип действия приборов по методу упругого отскока — склерометров (молотки Шмидта, рис. 2.22) заключается в том, что специальным ударником наносится удар по сферическому штампу, прижатому к бетону. Размер отскока ударника характеризует твердость бетона, в зависимости от которой с помощью градуировочной кривой рассчитывают прочность при сжатии.

Рис. 2.23. Прибор ИПС-МГ

В приборах, где реализуется метод ударного импульса (ИПС-МГ, Оникс-2,5 и др.), регистрируется энергия, которая возникает в момент удара бойка по поверхности бетона (рис. 2.23). Электронный блок, содержащийся в этих приборах, по параметрам ударного импульса, поступающим от склерометра, оценивает твердость и упруго-пластические свойства материала и устанавливает соответствующий класс бетона по прочности.

При использовании приборов, работающих по методу пластических деформаций (молоток К.П. Кашкарова, приборы ДПГ-4, ДПГ-5 и др.) (рис.2.24), измеряют диаметр отпечатка на бетонной поверхности при вдавливании индентора (штампа) под действием нагрузки. Вдавливание штампа происходит под действием удара, который осуществляется с помощью специальной пружины, свободного падения маятника и т.д. В качестве бойка обычно применяют сферические наконечники определенного диаметра, которые образуют на поверхности бетона отпечатки сферической формы. Диаметр отпечатка должен составлять от 20 до 70% диаметра индентора. Наиболее точные результаты по этому методу достигаются, если при ударе получают два отпечатка — на бетоне (d₆) и на эталоне (d₃), в качестве которого применяют стальной стержень с известным показателем твердости. Прочность бетона определяют по градуировочной кривой в зависимости от отношения d₆ / d₃ (рис. 2.24).

При использовании методов отрыва, отрыва со скалыванием и скалывания ребра (методы местных разрушений) применяют гидравлические прессы — насосы (ГПНВ-5, ГПНС-4 и др.) (рис. 2.25), способные с помощью поршня, перемещаемого под давлением в рабочем цилиндре, создавать необходимые усилия.

При применении метода отрыва на предварительно зачищенную поверхность бетона эпоксидным клеем приклеивают стальной диск, имеющий с одной стороны стержень с винтовой нарезкой. При отрыве вместе с диском отрывается часть бетона. Для определения прочности бетона на сжатие измеряют величину условного напряжения в бетоне при отрыве:

де F — вырывное усилие; Р_в — площадь проекции поверхности отрыва бетона на площадь диска.

Рис. 2.24. Молоток конструкции К.П. Кашкарова: а — общий вид; б -градуировочный график; 1 — корпус; 2 — стакан; 3 — головка; 4 — пружина; 5 — шарик; 6 — стержень; d₆ — диаметр отпечатка на бетоне; с!_э — диаметр отпечатка на эталоне

Результаты испытаний не учитывают, если при отрыве бетона была обнажена арматура или площадь проекции поверхности отрыва составила менее 80% площади диска.

Метод отрыва со скалыванием основан на зависимости между прочностью бетона на сжатие и усилием, которое необходимо для вырывания из бетона специального анкерного устройства. Применяют три типа анкеров (рис. 2.25): тип I — устанавливают на конструкции при бетонировании, типы II и III — устанавливают в предварительно подготовленные шпуры на конструкции.

Во время испытаний рабочий поршень гидравлических пресс- насосов под действием определенного давления в цилиндре передает на анкерное устройство необходимое вырывное усилие.

При применении анкерных устройств, прочность бетона R₆, МПа можно вычислять с помощью градуировочной зависимости по формуле:

где mi — коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности 50 мм и более; m2 — коэффициент пропорциональности для перехода от усилия вырыва, кН, к прочности бетона, МПа; Р — усилие вырыва анкерного устройства, кН.

При испытании тяжелого бетона прочностью 10 МПа и более и керамзитобетона прочностью от 5 МПа до 40 МПа значения коэффициента пропорциональности ш₂ принимают по ГОСТ 22690-88. Он зависит от условий твердения бетона, типа анкерного устройства, глубины его заложения, вида бетона.

Метод скалывания ребра базируется на измерении усилия скалывания бетона в ребре конструкции. Испытательное оборудование для реализации этого метода включает прибор типа ГПНВ-5 или ГПНС-4 с силоизмерителем и дополнительное устройство УРС (рис. 2.26). После закрепления на конструкции этого устройства на него передают усилие до момента скалывания части ребра.

Прочность бетона по данному методу определяется по формуле:

где m — коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя и принимаемый равным 1 при крупности заполнителя менее 20 мм; 1,05 при крупности заполнителя от 20 до 30 мм и 1,1 при крупности заполнителя от 30 до 40 мм; Р — усилие скалывания, кН.

Рис. 2.25. Типы анкерных устройств:

1 — рабочий стержень; 2 — рабочий стержень с разжимным конусом; 3 — рабочий стержень с полным разжимным конусом; 4 — опорный стержень; 5 — сегментные рифленые щеки

Рис. 2.26 Прибор для испытания прочности бетона методом скалывания ребра: 1 — конструкция; 2 — скалываемый бетон; 3 — приспособление УРС; 4 — прибор ГПНС-4

При применении методов ударного импульса и пластической деформации расстояние от мест проведения испытания до арматуры должно быть не менее 50 мм. Приборы располагают так, чтобы усилия прикладывались перпендикулярно испытываемой поверхности. При испытании методами отрыва, отрыва со скалыванием и скалыванием ребра контролируемые участки конструкции должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Число испытаний на контролируемом участке и другие условия, которые нормируются в зависимости от метода неразрушающего контроля, приведены в табл. 2.14.

На точность измерения прочности бетона неразрушающими методами могут влиять такие факторы как состав цемента, тип заполнителя, условия твердения, возраст бетона, влажность и температура поверхности, карбонизация поверхностного слоя бетона и др.

Наиболее точными из методов неразрушающего контроля прочности бетона являются методы местных разрушений. Недостатками этих методов являются повышенная трудоемкость, невозможность применения в густоармированных конструкциях, частичные повреждения поверхности конструкций. Приборы, основанные на методах местных разрушений, применяются преимущественно в монолитном домостроении и при обследовании конструкций зданий и сооружений.

Условия испытаний прочности бетона

Число испытаний на участке

Расстояние между контрольными точками, мм

Расстояние от края конструкции до контрольной точки, мм

Определение прочности бетона различными методами

Какими бы качественными сырьевые материалы не были, и даже если найден идеальный подбор состава, крайне необходимо систематическое определение прочности бетона: ГОСТ 10180 — 2012, ГОСТ 22690 — 2015, ГОСТ 18105 — 2010, ГОСТ 28570 — 90 и прочая техническая документация, поможет не только протестировать, но и правильно произвести расчеты полученных данных подобной характеристики.

Многоликая прочность бетона

Такое понятие, как прочность бетона довольно обширно.

Существует несколько видов прочности бетона:

Проектная — допускает полную нагрузку на бетон выбранной марки. По умолчанию, подобное значение должно быть у изделия после стандартного испытания образца в 28 — суточном возрасте при естественной выдержке.
Нормированная определяется по нормативным документам и стандартам.
Требуемая — символизирует минимальное значение, которое допускается при запроектированных нагрузках. Выявляется в строительных лабораториях.
Фактическая — прочность, узнаваемая непосредственная в процессе испытаний. Именно она и является отпускной — не менее 70% от проектной.
Разопалубочная — значение данной характеристики показывает когда можно без деформаций разопалубливать образцы или изделия.

В общепринятом смысле, под прочностью подразумевается кубиковая на сжатие.

Но в особо узких кругах бетонщиков всегда уточняют, с какой именно качественной характеристикой имеют дело:

Рассмотрим подробнее каждую из них в отдельности.

Прочность на сжатие

За основу маркировки бетона традиционно принята кубиковая прочность бетона. Ее значения получают путем испытания на прессе образцов кубической формы с размерами ребер 150х150 мм в 28-суточном возрасте. Такое значение признанно эталонным для определения стойкости бетона на осевое сжатие.

Допускается использование образцов и других размеров. В соответствии с изменением масштаба, полученные данные разнятся.

В таком случае приводятся дополнительные расчеты, которые уравнивают полученные значения, до кубиковых. Делается это довольно просто: умножаются значения на масштабный коэфициент С, значение которого можно узнать из ГОСТ 10180 — 2012.

Не смотря на то, что на всех крупных заводах производятся именно такие стандартные испытания образцов кубической формы, основной прочностью для сжатых бетонных элементов является призменная прочность (R_B). Она показывает меньшие значения, чем при испытании стандартных образцов с ребром 150 мм (R). Что интересно, при увеличении отношения высоты (h) к площади основания призмы (a), прочность уменьшается.

При значении h/a=4 значение прочности становится относительно стабильным. Поэтому призменную прочность считают как временное сопротивление осевому сжатию при соотношении сторон h/a=4.

Если призменная прочность более точно отражает основные характеристики бетонных образцов, то почему же используется только кубиковая? Ответ на такой неоднозначный вопрос довольно прост.

Внимание! На прочность бетонного образца влияет много факторов, ключевые из которых — непосредственно сырьевые компоненты, подбор состава, условия выдержки. Но, показывать “плохую” прочность образец также может по причине плохого уплотнения. И это, к сожалению, не редкость.

Если с более подвижными смесями такой проблемы нет, то изготовить из жесткого бетона хорошо уплотненный образец в лабораторных условиях тяжело физически. Из этого соображения, чтобы не искажать полученные значения из-за человеческого фактора, принято считать кубиковую прочность основной. Хотя при проектировании железобетонных конструкций используют именно призменную прочность.

Прочность на растяжение при изгибе

Основная задача бетона любой марки — стойко выдерживать любые сжимающие нагрузки. Именно в этом его сила. Поэтому такая характеристика, как прочность бетона на растяжение при изгибе, используется в “строительном, производственном обиходе” редко. Подобные показатели применимы при проектных работах.

Читать еще: Стальной радиатор отопления технические характеристики

Поэтому определение прочности бетонной смеси на растяжение при изгибе — это довольно редкое испытание в любой строительной лаборатории, так как создать необходимые нагрузки для образца довольно непросто. Поэтому такие характеристики больше расчетные. Используются проектировщиками давно выведенные в проектных институтах цифры и значения.

Передаточная прочность

Существует такое понятие, как передаточная прочность бетона. На строительной площадке подобная терминология не применяется, да и прорабы не всегда представляют “что это такое, и с чем его едят”. Это определение чисто производственное, которое обозначает прочность бетона в момент обжатия при передаче напряжения арматуры бетону.

Это важная характеристика, без которой нельзя качественно изготовить любое преднапряженное изделие. Подобное значение нормируется проектной документацией и прочими техническими документами на производимое железобетонное изделие. Обычно она назначается не ниже 70% от проектной прочности.

Как определить прочность бетона? Да очень просто.

Для этого используется нехитрая формула определения прочности бетона передаточной:

Rbp = 0,7B,
Где: Rbp — передаточная прочность;
B — проектная прочность;
0,7 — неизменяемый коэффициент.

Внимание! Если значение при испытании удовлетворяет расчетному, то изделие рекомендуется снять с напряжения. Если же нет, то на усмотрение технолога или заведующего лабораторией принимается решение о продлении времени предварительного напряжения изделия.

Приборы и оборудование для определения прочности бетона

Сегодня существуют различные методы определения прочности бетона.

В зависимости от них, применяются и требуемые приборы:

Пресс — стандартное оборудование любой строительной лаборатории. Бывает различного принципа действия, но самый надежный и популярный — гидравлический. Существует масса моделей и видов подобного оборудования. С помощью одних можно тестировать только бетонные образцы: кубики на сжатие, и растяжение цементных балочек. Другие же расширяют область своего использования до испытаний крупноразмерных блоков, кирпичей и прочих материалов. Определить прочность бетона с его помощью можно буквально за пару минут, только нужно уметь с ним работать и фиксировать необходимые значения.

Приборы для определения прочности бетона неразрушающим методом, сегодня получили небывалую популярность. Склерометром можно проверить прочность бетона конструкций при обследовании в строящихся объектах, и в зданиях, уже давно сданных в эксплуатацию. Не нужно выпиливать из массива кубики. Все делается гораздо проще. При этом цена на подобные приборы довольно высокая — в зависимости от типа и функций, которыми обладает прибор для определения прочности бетона неразрушающим методом. Протестировать необходимую конструкцию можно своими руками, без помощи специалистов. Нужно только четко следовать всем параметрам, которые предусматривает инструкция по использованию. Как пользоваться склерометром, можно подробнее посмотреть в видео в этой статье.

Еще один прибор, предназначающийся для выявления основных характеристик — молоток для определения прочности бетона. До широкого распространения стеклометров, на стройплощадках и в лабораториях постоянно пользовались эталонным молотком Кашкарова. Проводить испытание методом упругого отскока довольно сложно. Подобная методика определения прочности бетона требует определенного навыка и знаний. 229690-88 ГОСТ по определению прочности бетона неразрушающими методами позволит сориентироваться в подобной области. Но лучше всего осваивать упругий отскок на практике — так больше шансов научиться правильно производить подобное тестирование.

Методика проведения испытания неразрушающим методом

Поскольку определить среднюю прочность бетона неразрушающим методом можно без специальной подготовки, прямо на объекте, с помощью современных электронных приборов, рассмотрим именно такой метод, который заключает в себе несколько этапов:

Этап 1. Необходимо выбрать ровную грань изделия без трещин, сколов и прочих дефектов. Именно на ней и будут производиться дальнейшие испытания.
Этап 2. В зависимости от типа прибора, следующий порядок действий может отличаться, но основные принципы едины для любого прибора. А именно, после включения склерометра и выбора необходимой функции необходимо расположить его по отношению к поверхности бетонного изделия строго под прямым углом, и нажать на соответствующую кнопку.
Этап 3. На экране высветится полученное значение. В инструкции к прибору будет указано общее число проведения вышеописанной операции для получения среднего значения.
Этап 4. По необходимости можно составить акт определения прочности железобетонных конструкций неразрушающим методом, который будет иметь законную силу.

После того, как определение прочности бетона неразрушающим способом закончено, необходимо полностью отключить прибор. Очень удобный “гаджет” для любого прораба, да и простого мастера. Он точно не “соврет” о качестве бетона на любом этапе строительства. Только нужно не забывать о его постоянной поверке.

Прочность бетона – способы определения

Прочность бетона на сжатие, является важнейшей технической характеристикой, регламентируемой действующими нормативными документами: ГОСТ и СНиП. В соответствии с практическими исследованиями 80-85% марочной прочности бетон приобретает на 28 сутки после затворения водой.

Конечно, при этом температура окружающего воздуха должна находиться в пределах 20-25 градусов Цельсия. Максимально же возможная прочность бетонной конструкции достигается через 3-4 года после заливки.

Оценка прочности бетона различными методами

Так как прочность бетона является самой важной характеристикой, от которой зависит прочность сооружения, конструкторами и технологами разработаны и активно применяются следующие варианты испытаний бетона на прочность:

Неразрушающие механические методы контроля. Основаны на опосредственной оценке технической характеристики, полученной методами: упругого отскока, удара, и отрыва со скалыванием.
Определение прочности бетона ультразвуковым методом. В этом случае используется специальная ультразвуковая установка, которая «просвечивает» проверяемую конструкцию и определяет прочность бетона в зависимости от скорости распространения ультразвуковых волн.
Метод разрушающего контроля прочности. Согласно существующим СНиПам разрушающий контроль является обязательным при приемке здания или сооружения в эксплуатацию.
Самостоятельный метод определения прочности бетона с помощью подручных материалов и инструментов: молотка, зубила и штангенциркуля.

Перечисленные способы имеют различную степень точности, находящуюся в пределах допускаемой погрешности.

Определение прочности бетона неразрушающими методами

Определение прочности с помощью молотка Физделя. При ударе рабочей частью молотка Физделя на поверхности бетона очищенной от посторонних материалов образуется отпечаток в виде лунки определенного диаметра. Величина диаметра, измеренная штангенциркулем, характеризует прочность бетона. Для достоверности результатов производится 12-15 ударов. Для расчета прочности принимается средний диаметр лунки.
Определение прочности с помощью молотка Кашкарова. Удар молотком Кашкарова оставляет на поверхности бетона два отпечатка. Один отпечаток остается на исследуемом объекте, второй отпечаток остается на эталоне (бетонном стержне известной прочности). В зависимости от соотношений диаметров отпечатков определяется прочность проверяемого объекта.
Прочность бетона неразрушающими методами определяемая с помощью: пистолета ЦНИИСКа, молотка Шмидта и склерометра. Указанные методы основаны на принципе упругого отскока рабочего органа от испытываемого объекта. Величина прочности бетона оценивается по шкале прибора, на которой фиксируются полученные данные.
Отрыв со скалыванием. Для проведения испытаний выбирается участок поверхности в теле, которого нет арматурного пояса. Для проверки прочности используются специальные анкерные устройства, внедряемые в толщу бетона. Оценка прочности производится по шкале анкерного устройства.

Определение прочности бетона с помощью ультразвука

Технология использует связь, которая существует между скоростью распространения ультразвуковых импульсов и прочностью бетонной конструкции. Для реализации метода необходимо специальное оборудование, состоящее из генератора ультразвуковых волн, блока управления и датчиков.

Кроме прочности бетона, приборы ультразвукового исследования позволяют определять дефекты, однородность, модуль упругости и плотности толщи исследуемого объекта.

Разрушающие методы определения прочности бетона

В соответствии с требованиями действующего СП 63.13330.2012 г., проверка конструкций разрушающими методами являются обязательными, застройщикам остается выбрать приемлемый способ определения прочности бетона по контрольным образцам из следующего списка:

Контроль прочности, осуществляемый специальными прессами, разрушающими контрольные образцы, залитые в специальные формы. Аналогичным способом осуществляется проверка отпускной прочности бетона ГОСТ 18105-2010. «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности».
Контроль прочности бетона разрушением образцов выпиленных или высверленных из толщи проверяемой конструкции.
Контроль прочности методом разрушения образцов изготовленных непосредственно на строительной площадке. В связи с тем, что время и условия набора прочности образцами и время и условия набора прочности залитой конструкцией существенно различаются, данный метод считается относительно достоверным.

Определения прочности бетона своими руками

Более-менее достоверные сведения о прочности залитого бетона можно получить без использования специального оборудования. Для самостоятельных испытаний потребуется следующий инструмент:

Слесарный молоток массой ударной части 400-600 граммов.
Штангенциркуль с глубиномером.
Слесарное зубило средней величины.

При этом показатель прочности бетона – размер следа и глубина проникновения зубила после нанесения удара молотком средней силы.

Если след от зубила едва виден, прочность бетона соответствует классу В25.
Более глубокая и хорошо видная отметина идентифицирует бетон класса В15-В25.
Проникновение зубила в тело материала более чем на 0,5 мм говорит о том, что перед нами бетон класса В10,
Проникновение зубила в толщу бетона более чем на 10 мм идентифицирует бетон класса прочности В5.

Несмотря на то, что самостоятельный метод определения прочности бетона весьма простой и очень экономичный, прочность материала особо ответственных конструкций лучше всего определять «научными» способами привлекая соответствующих специалистов оснащенных соответствующим оборудованием.

Класс прочности всех марок бетонов

Заключение

Показатели марки и класса бетонных материалов – это самые важные показатели их сопротивления сжатию и осевой растяжке. В отличии от качеств относительно стойкости к низким температурам, влаге, именно они учитываются в первую очередь при покупке материалов.