Випробування бетону на міцність руйнують і без руйнування

Випробування міцності бетону є обов'язковим заходом при здійсненні капітального будівництва. Виконується воно якомога точніше і об'єктивного встановлення механічних характеристик матеріалу, що дозволяє прогнозувати його поведінку при впливі різних навантажень.

Важливість подібних випробувань і правильної інтерпретації їх результатів складно переоцінити. Ось чому фахівці рекомендують виконувати такі перевірки в будь-якому випадку, незалежно від призначення конструкції і масштабу будівництва.

Фактори, що впливають на міцність

Перш ніж аналізувати, які випробування бетону на міцність по ГОСТу потрібно проводити, варто розібратися з показниками, які визначають механічні характеристики матеріалу.

Міцність бетону - це його здатність сприймати навантаження і зусилля (розтяг, стиск, вигин, зсув) і надавати їм опору за рахунок внутрішньої напруги.

При цьому матеріал не повинен руйнуватися в тому чи іншому вигляді (розколи, тріщини, розшарування).

• Ця характеристика в першу чергу забезпечується складом матеріалу. Ключову роль у формуванні міцності грає марка цементу - чим вона вища, тим більше навантаження може витримати конструкція.

Зверніть увагу! Ціна низькомарочних складів буде істотно менше, ніж високомарочних, тому часто виникає бажання заощадити. Іноді скорочення витрат дійсно є доречним як з фінансової, так і з інженерної точки зору, але найчастіше це тільки знижує експлуатаційні якості і скорочує термін служби конструкції.

• Крім власне цементу, піску і наповнювача важливу роль відіграють модифікатори. Ці речовини вносяться в розчин у відносно невеликих обсягах, але істотно змінюють його властивості, збільшуючи плинність, міцність, прискорюючи застигання і т.д.
• Для більш ефективного і рівномірного розподілу навантажень в бетоні проводиться його армування - закладка металевого дроту та лози в товщу матеріалу. Ця методика зміцнення дозволяє впоратися з низькою еластичністю.

• Нарешті, важливими є також умови заливки і застигання цементного розчину. Вся справа в тому, що для набору міцності необхідно ущільнення матеріалу для видалення повітря і гідратація цементу - реакція його гранул з водою. Швидкість цього процесу залежить від температури, і тому в зими час бетон потрібно або забезпечити якісною теплоізоляцією, або додатково прогрівати.
• Інший аспект процесу набору міцності - випаровування рідини. Якщо розчин висохне швидше, ніж весь цемент прореагує з водою, то щільність бетонного моноліту буде неоднорідною. Щоб уникнути цього, фахівці штучно сповільнюють висихання поверхневих шарів матеріалу, вкриваючи їх поліетиленом або мішковиною і додатково змочуючи.

В результаті ми бачимо, що міцність - це інтегральний показник, який забезпечується взаємодією багатьох чинників. За допомогою розрахунків можна тільки приблизно визначити, наскільки стійкий буде залитий бетон, тому в складних ситуаціях використовуються методики інструментального контролю.

Методики  контроля

огляд методів

На сьогоднішній день міцність визначається за кількома методами.

Серед них:

• Дослідження стандартних зразків. Для цього з розчину з відомими пропорціями виготовляються кубічні або циліндричні фрагменти, які просушуються в формах протягом 28 діб. Потім зразки випробовуються в спеціальному пресі, після чого робиться висновок про їх міцності.

• дослідження кернів. З застиглого бетону вирубується (останнім часом все частіше застосовується буріння з використанням алмазних коронок) моноліт, який потім піддається лабораторним тестам. Як і в попередньому випадку, найбільш поширеним є руйнівний випробування під пресом.

Зверніть увагу! Недоліком даної групи методів є складність отримання зразка і висока вартість процедури. Крім того, при неправильному виборі точки для відбору проб існує ризик зниження несучих характеристик конструкції в цілому.

• Неразрушающий контроль. Ця група методів відрізняється від двох попередніх тим, що вимірюється не міцність бетону сама по собі, а інші показники, які безпосередньо пов'язані з механічною стійкістю. Методики неруйнівного контролю є менш трудомісткими, але і точність у них буде трохи нижче. Втім, для вирішення більшості інженерних задач її цілком вистачає.

Всі ці методи можуть застосовуватися як в масовому, так і в приватному будівництві. Порядок проведення контрольних заходів регулюється ГОСТ Р - 53231-2008 «Контроль і оцінка міцності бетонів» та низкою інших нормативів.

Виготовлення та обробка зразків

Найбільш поширеним методом є випробування кубиків бетону на міцність.

Для цього виконують таку підготовчу роботу:

• З партії розчину відбирають кілька проб бетону, обсяг яких буде достатній для виготовлення серії зразків потрібного розміру.

Зверніть увагу! При відборі матеріалу його не слід додатково перемішувати, видаляти або вносити наповнювач і т.д.

• Шляхом заливання в стандартизовані форми виготовляються зразки, конфігурація і габарити яких відповідають типу дослідження. Як правило, заповнення форм здійснюється не пізніше, ніж через 20-30 хвилин після відбору.

Нормативні документи допускають застосування таких контрольних проб:

• Також допускається випилювання монолітів з застиглого бетону або вибурювання їх з використанням алмазних коронок.
• Витяг здійснюється без попереднього зволоження матеріалу, за схемами, затвердженими ГОСТом (наводяться в якості ілюстрацій в статті).

• Інструкція допускає до випробування зразки, що не мають видимих ​​дефектів - відколів, тріщин, раковин діаметром понад 10 мм і т.д.

Зверніть увагу! Наявність напливів розчину на зразках, отриманих литтям у форму, допускається, однак перед проведенням контролю вони повинні бути видалені за допомогою абразиву.

Разрушающий контроль

Лабораторія випробування бетону на міцність різні форми контролю виконує за різними технологічними схемами.

Контроль міцності на стиск проводиться так:

• Зразок (куб або циліндр) встановлюємо на нижню плиту преса.
• Верхня плита поступово опускається, створюючи навантаження на бетон. Швидкість навантаження приймають рівною близько 0,5 -0,6МПа / с.
• Зразок навантажується до тих пір, поки не зруйнується. При цьому схема розколу повинна відповідати зазначеній в нормативних документах. В іншому випадку результат не враховується, про що робиться відповідний запис у журналі (також інформація може заноситися і в протокол випробування або інший документ).

Зверніть увагу! Міцність на розтяг при розколюванні відчувають за аналогічною схемою, з тією лише різницею, що тиск здійснюється з використанням спеціальної загостреною насадки.

Контроль розтягування на вигині виконується інакше:

• Витягнуту призму укладаємо в горизонтальному положенні в випробувальну машину.
• На центральну частину призми чинимо тиск зі швидкістю наростання навантаження близько 0,5 МПа / с.
• Для обліку зразка в ході контролю необхідно, щоб лінія руйнування пройшла в середній частині проби, причому розлом був нахилений не більше ніж на 15⁰ від вертикальної осі.

На підставі отриманих даних вираховується міцність бетону. Достатня точність визначення відповідно до Держстандарту становить 0,1 МПа.

В принципі, при наявності доступу до пресу з приладом для контролю навантаження оцінити міцність зразка можна і своїми руками.

Наприклад, стійкість на стиск обчислюється за такою формулою:

R = (F / A) * K, де

• R - шукана величина міцності.
• F - руйнівне зусилля в Ньютона.
• A - площа зразка, мм².
• K - коефіцієнт поправки для обліку вологості пористих і пористих матеріалів.

Неразрушающий контроль

Основні методи

Перераховані вище методики є достатньо точними, однак для них характерний ряд недоліків. І головне - вони не дозволяють перевірити міцність матеріалу в цілій конструкції, що іноді буває необхідно. Для цієї мети зазвичай застосовується так званий неруйнівного контролю.

Як ми зазначали вище, при цьому заміряється не як така міцність матеріалу, а непрямі показники.

До них відносять:

• Вимірювання параметрів відскоку твердих предметів від поверхні бетону. Дана методика досить поширена і використовується в різних модифікаціях склерометри (приклад на зображенні вище).
• Вимірювання параметрів деформації бетону в місці удару (найчастіше удар наноситься сталевим кулькою фіксованого діаметру і маси). Для реалізації подібної методики застосовується так званий «молоток Кашкарова».

• Облік енергії імпульсу при впливі бойка спеціального приладу на поверхню бетону.
• Замір швидкості поширення ультразвуку в товщі матеріалу. Ця методика є оптимальною для виявлення прихованих дефектів у внутрішніх шарах бетону.

Беручи до уваги непрямий характер даних методів, фахівці рекомендують використовувати їх в комплексі, погоджуючи результати для отримання єдиної картини.

метод відриву

Окрему групу методик складають так звані прямі способи неруйнівного контролю. До них відносяться перевірки на відрив і на скол. Вони показують задовільні результати, тому на їх описі варто зупинитися окремо.

Відривний контроль проводиться так:

• На поверхню наклеюється сталевий диск, з'єднаний з механізмом, що забезпечує дозоване відриваючу зусилля.
• Для приклеювання відповідно до вимог ГОСТ використовуються склади ЕД16 або ЕД20.
• Після полімеризації складу до диску прикладається зусилля до тих пір, поки фрагмент бетону не буде відірваний. Параметри впливу заміряються, на підставі чого робиться висновок про механічні характеристики розчину.

Зверніть увагу! У РФ дана методика застосовується рідко, оскільки кліматичні умови на більшій частині території країни не забезпечують повноцінну полімеризацію клею. У той же час її ефективність достатня для того, щоб використовувати відривний контроль як орієнтовного або допоміжного.

Метод скалывания ребра

Однією з модифікацій відривного контролю є методика сколювання ребра:

• На зовнішній кут конструкції встановлюється спеціальний інструмент, робоча частина якого нагадує струбцину. Рухливі елементи затискаються гвинтом до тих пір, поки інструмент не буде надійно зафіксований.
• Потім через захоплення подається зусилля, яке призводить до сколювання ребра в місці контакту зі струбциною частиною. За величиною зусилля робиться висновок про міцність бетону.
• Недолік подібної методики очевидний: контролювати характеристики можна далеко не скрізь. Саме тому кілька років тому на ринок була випущена модифікація такого пристрою, яка може використовуватися на рівних ділянках. При цьому для фіксації інструменту застосовується дюбель.

Зверніть увагу! Для роботи подібного пристрою необхідна досить потужна ударна дриль або перфоратор, що істотно ускладнює процес контролю.

висновок

Описані вище методи випробування бетону на міцність за умови правильної реалізації демонструють достатню ефективність. Їх використання (як ми вже відзначали, для найкращих результатів воно повинно бути комплексним) дозволяє оцінити властивості конструкції, спрогнозувати її реакцію на різні навантаження і при необхідності - спланувати заходи щодо усунення недоліків.

Звичайно, на практиці з цим можуть впоратися тільки професіонали, однак і новачок, уважно вивчив відео в цій статті, зможе виконати хоча б приблизну оцінку.