Определение прочности бетона: Определение прочности бетона и методы контроля

Содержание

Определение прочности бетона и методы контроля

Определение прочности бетона – это обязательное условие контроля качества железобетонных изделий при их производстве. От прочности бетона зависит безопасность и срок эксплуатации любой железобетонной конструкции. На прочность бетона влияет много факторов, начиная от качества используемых для изготовления материалов, заканчивая соблюдением технологических требований к процессу производства. Прочность бетона определяет его маркировку, под которой состав поступает в продажу. Например, марка М400 свидетельствует о том, что максимальная нагрузка, выдерживаемая материалом, составляет 400 кг/см2.

Испытание бетона на прочность подразумевает приложение к нему контрольной нагрузки, направленной на разрушение целостности его структуры. Для данных испытаний используют контрольные образцы либо производят отбор проб бетона непосредственно из обследуемой конструкции.

Методы определения прочности бетона

Проводить определение прочности бетона в России можно только с учетом нормативов, установленных стандартом ГОСТ 18105-2010. Классификация используемых методов подразумевает деление на три подгруппы.

  • Разрушающие. Испытание бетона в этом случае проводят с использованием контрольных образцов, подвергающихся твердению в одинаковых с конструкцией условиях, либо изымаемых непосредственно из бетонного монолита после достижения им необходимых показателей твердости. Эти методы определения прочности бетона считаются наиболее точными.
  • Неразрушающие косвенные. К этой категории относят ультразвуковые исследования (по ГОСТ 17624-2012), методы упругого отскока и ударного импульса (ГОСТ 22690-2015). Важно отметить, что эти методы названы так потому что прочность оценивают косвенно, через другой параметр, измеряя, например скорость ультразвука, а по ней вычисляя прочность на основании установленных экспериментально зависимостей. Эти методы определения прочности бетона без предварительно градуировки могут дать погрешность до 30…50%, их нельзя использовать для вычислений, требующих достоверности и точности получаемых значений без корректировок результатов на основе прямых методов.
  • Неразрушающие прямые. Испытание бетона в этом случае можно выполнять одним из двух методов. Первый из них предусматривает отрыв заделанного в бетон металлического анкера и измерение необходимой для этого нагрузки создаваемой при помощи специального оборудования. Второй (в данной подгруппе) метод определения прочности бетона основан на измерении усилия, прилагаемого для скалывания участка внешнего ребра бетонной конструкции.

Все замеры и испытания, в рамках которых производится определение прочности бетона, подразумевают использование специальных инструментов и приборов (измерители прочности бетона), позволяющих гарантировать точность выполняемых процедур. Именно аппаратные измерения дают наиболее достоверный результат и позволяют выполнять все необходимые манипуляции в кратчайшие сроки и без остановки процессов строительства и ведения других работ на объекте.

Приборы серии ОНИКС для определения прочности бетона

Современные приборы для определения прочности бетона серий ОНИКС и ПУЛЬСАР, выпускаемые компанией «Интерприбор», ориентированы на использование всех имеющихся методов определения прочности и прекрасно подходят для проведения испытаний и в лаборатории и на строительной площадке методами скола ребра, отрыва со скалыванием, по скорости прохождения ультразвука и методом ударного импульса.

Использование высокоточных технических средств гарантирует высокую скорость и точность при фиксации параметров прочности. Это позволяет быстро получать достоверные результаты при определении прочности бетона непосредственно на исследуемом объекте без разрушения бетонного монолита.

Методы определения прочности бетона по ГОСТ 18105

Под прочностью бетона понимают сопротивление материала разрушительным действиям внутреннего напряжения, вызванным различными факторами внешней среды. На стройматериал, находящийся в составе сооружения, оказывает влияние растяжение, сжатие, изгиб, кручения и срезы. Самые высокие показатели у прочности бетона на сжатие, а самые низкие у прочности на растяжение. Именно по этой причине сооружения в основном проектируют так, чтобы на бетонные элементы приходились по большей части сжимающие нагрузки. Если все же необходимо чтобы бетон выдерживал напряжения растяжения и среза, то конструкции усиливаются арматурой.

Классы бетона по прочности

Основная классификация бетона базируется именно на этой характеристике. Марка М15 отличается самой низкой прочностью, М800 наоборот самой высокой. Такая система дает возможность заранее спрогнозировать поведение той или иной марки, и выбрать материал, который будет полностью соответствовать расчетным нагрузкам.

Например, легкие ограждения и теплоизоляционные перегородки могут выполняться из марок М15-М50, М100-150 оптимальны для укладки монолитных оснований, а для ответственных ЖБ сооружений используют бетон не ниже М300.

Сегодня широко применяется также классификация бетона по прочности на сжатие В1 – В22. Различаются эти системы тем, что марки бетона рассчитываются по среднему, а классы по гарантированному фактическому значению прочности. Разрабатывая инженерно-проектную документацию, специалисты, как правило, оперируют понятием классов В. Среди строителей и в быту более понятной и привычной считается система марок.

Легко разобраться в соотношениях марок и классов можно, воспользовавшись следующей таблицой «Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов по прочности на сжатие»:

Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов бетона по прочности на сжатие
Марка бетона по прочности на сжатие Класс бетона по прочности на сжатие Условия марка бетона*, соответствующая классу бетона по прочности на сжатие
Бетон всех видов, кроме ячеистого Отличия от марки бетона (в %) Ячеситый бетон Отличие от марки бетона (в %)
М 15 В 1 — — 14,47 -3,5
М 25 В 1,5 — — 21,7 -13,2
М 25 В 2 — — 28,94 15,7
М 35 В 2,5 32,74 -6,5 36,17 3,3
М 50 В 3,5 45,84 -8,1 50,64 1,3
М 75 В 5 65,48 -12,7 72,34 -3,5
М 100 В 7,5 98,23 -1,8 108,51 8,5
М 150 В 10 130,97 -12,7 72,34 -3,55
М 150 В 12,5 163,71 9,1 180,85 —
М 200 В 15 196,45 -1,8 217,02 —
М 250 В 20 261,93 4,8 — —
М 300 В 22,5 294,68 -1,8 — —
М 300 В 25 327,42 9,1 — —
М 350 В 25 327,42 -6,45 — —
М 350 В 27,5 360,18 2,9 — —
М 400 В 30 392,9 -1,8 — —
М 450 В 35 459,39 1,9 — —
М 500 В 40 523,87 4,8 — —
М 600 В 45 589,35 1,8 — —
М 700 В 50 654,84 -6,45 — —
М 700 В 55 720,32 2,9 — —
М 800 В 60 785,81 -1,8 — —
*Условная марка бетона — среднее значение прочности бетона серии образцов (кгс/см2), приведенной к прочности образца базового размера куба с ребром 15 см, при номинальном значении коэффицента вариации прочности бетона.

От чего зависит прочность бетона

При выполнении любых строительно-монтажных работ очень важно соблюдать все условия, влияющие на прочность бетона в будущем сооружении. Основные факторы, задающие прочностные характеристики бетону:

  • Качество цемента. Из более прочного, быстро твердеющего и качественного цемента получается бетон с аналогичными показателями;
  • Объем цемента. Его количество на один кубометр должно быть таким, чтобы не оставалось пустот в песке, щебне или другом заполнителе. Образованию пустот способствует также и избыточное количество жидкости, которая при засыхании испаряется и понижает прочность бетона;
  • Заполнитель. От того, насколько качественный наполнитель напрямую зависит прочность готового материала. Однородность, чистота и правильная геометрическая форма гранул значительно упрочняют бетон;
  • Замешивание. Чем дольше и интенсивней замешивание, тем прочнее будет конечный результат;
  • Соблюдение правил и норм укладки смеси. Работая с цементным раствором, важно четко придерживаться технологии его нанесения. Использование специальных профессиональных вибраторов способно на 20-30% увеличить прочность бетона.

Методика определения прочности бетона

При промышленном производстве бетона или ЖБИ проводятся лабораторные исследования, выясняющие точную прочность бетона. Методы определения прочности регламентируются ГОСТами и СНиПами. Различают методы разрушающего и неразрушающего контроля. Первые считаются более точными, но их далеко не всегда можно применить на практике.

Связано это с тем, что разрушающие испытания требуют наличия анализируемого образца, извлечь который без нарушения целостности конструкции не представляется возможным. Поэтому чаще используют неразрушающие способы, основывающиеся на анализе показаний измерительных приборов.

Основные методы неразрушающего контроля

  • Анализ пластической деформации. Стальной шарик ударяется с поверхностью, оставляя на ней отпечаток. На измерении его размеров основывается вычисление прочности. Способ считается самым старым, дешевым и одновременно популярным. Зачастую испытания ведутся с помощью специального инструмента – молотка Кашкарова;
  • Определение упругого отскока. Определяется при помощи склерометра. При ударе рабочего тела по поверхности измеряется величина возвратного отскока;
  • Энергия удара. Это самый распространенный импульсный метод, использующийся в приборах, выпускаемых отечественными производителями;
  • Отрыв со сколом. Определяется уровень усилия, которое нужно приложить для отрыва анкера из куска бетона. Полученные показатели вписываются в паспорт на бетон.

Для готовых конструкций, которые эксплуатировались в определенный промежуток времени, используют ультразвуковой контроль прочности. Принцип измерения основан на определении скорости распространения ультразвуковой волны сквозь материал. Для этого с двух противоположных сторон устанавливают специальные преобразователи, передающие акустический контакт.

По существующим отечественным нормативам организации, изготавливающие бетон, должны использовать разрушающий контроль для проверки каждой партии на прочность. Застывший образец устанавливается под пресс и постепенно разрушается. Полученный показатель измеряется в кгс/см2 и определяет основную марку материала.

определение и испытание бетона, марки по прочности

Прочность бетона – одна из важнейших характеристик этого строительного материала. Бетон лучше всего сопротивляется усилиям на сжатие. Поэтому проектирование осуществляется таким образом, чтобы на конструкцию действовали в основном силы сжатия. Если конструкция будет испытывать усилия на растяжение и изгиб, то при расчете проекта учитывают прочность на растягивающие усилия и растяжение при изгибе.

Характеристики прочности бетона

Порочность бетона на сжатие характеризуют марка или класс прочности, которые определяются в стандартном варианте в возрасте 28 суток. В зависимости от эксплуатационных особенностей строительной конструкции, момент определения прочности материала на сжатие может устанавливаться индивидуально. Это могут быть 3,7, 60, 90, 180 суток.

 

Определение! Класс прочности характеризует гарантированную прочность строительного материала, выраженную в МПа, с обеспеченностью 95%. Маркой называют нормируемое значение средней прочности бетона. Единица измерения – кгс/см2.

В проекте на строительную конструкцию пользуются понятием класса прочности и только в особых случаях – марки.

Таблица зависимости между классами и марками бетонов

Класс

Марка

Класс

Марка

В3,5

М50

В25-В27,5

М350

В5

М75

В30

М400

В7,5

М100

В35

М450

В10-В12,5

М150

В40

М500

В15

М200

В45

М600

В20

М250

В50-В55

М700

В22,5

М300

В60

М800

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона

Прочность бетона зависит от ряда факторов, среди которых:

  • Активность цемента. Между прочностными характеристиками бетонного продукта и активностью вяжущего существует линейная зависимость. Чем выше активность, тем лучше прочностные показатели.
  • Количество вяжущего. Повышение содержания вяжущего положительно влияет на прочностные характеристики только до определенного процентного содержания. Выше – прочностные показатели растут незначительно, а другие технические параметры ухудшаются – растут усадка и ползучесть.
  • Водоцементное соотношение. Оптимальная величина определяется необходимой маркой удобоукладываемости. Обычно в смеси содержится 40-70% воды. Превышение оптимального количества жидкости инициирует образование пор, снижающих прочность конечного продукта.
  • Гранулометрический и минералогический состав заполнителей. На прочность бетонного продукта отрицательно влияют: неоптимальный состав мелкого и крупного заполнителей, наличие в них пылевидных и глинистых частиц.
  • Качество воды. Вода, используемая для затворения смеси, берется из водопровода питьевого назначения или проверяется в лаборатории на присутствие в ней примесей, отрицательно влияющих на качество конечного продукта.
  • Вибрирование бетонной смеси при укладке. При вибрировании из смеси выходит лишний воздух, снижающий прочностные характеристики. Однако излишнее вибрирование приводит к расслаиванию смеси.
  • Соблюдение оптимальных условий твердения.

Способы определения прочности

ГОСТ 10180-2012 регламентирует правила подготовки образцов и проведения испытаний прочности на сжатие в лабораторных условиях

В соответствии со стандартом образцами могут быть:

  • куб с длиной ребра 100, 150, 200, 250, 300 мм;
  • цилиндр с диаметром основания 100, 150, 200, 250, 300 мм, высотой не менее диаметра основания.

Образцы изготавливают с соблюдением условий, соответствующих реальным условиям твердения смеси. Твердение продукта может происходить в нормальных условиях или с использованием тепловой обработки. Испытания проводят на испытательной машине-прессе. Образец нагружают со стабильной скоростью нарастания усилия до его разрушения.

Существуют неразрушающие способы контроля прочности бетона, позволяющие контролировать этот параметр в уже готовой конструкции:

  • Механические. Эти испытательные технологии основаны на показаниях приборов. Основные методы – упругий отскок, ударный импульс, отрыв, скалывание, отрыв со скалыванием.
  • Ультразвуковой. Основой этого способа является зависимость скорости прохождения ультразвуковых волн через материал от его прочностных характеристик. Технология востребована для определения прочностных характеристик длинномерных строительных конструкций – ригелей, колонн, балок.

Области применения бетона различных классов прочности

  • В7,5. Такие бетоны содержат малое количество вяжущего и относятся к категории «тощих». Применяются в основном при проведении подготовительных строительных работ. С их помощью изготавливают подбетонки, на которых устраивается железобетонный фундамент. Такой подготовительный бетонный слой не допускает протекания цементного молочка из фундаментной бетонной смеси в грунт.
  • В10-В12,5. Такие материалы также обладают невысокой прочностью. Применяются для устройства подбетонного слоя, тонкослойных стяжек, фундаментов легких строительных конструкций.
  • В15-В20. Бетонные смеси этих классов прочности востребованы в малоэтажном индивидуальном строительстве при возведении небольших строений, для устройства внутренних перегородок, лестничных маршей.
  • В22,5. Широко востребованы в малоэтажном жилом и промышленном строительстве, при производстве ЖБИ.
  • В25-В22,7. Применяются при сооружении высоконагружаемых строительных конструкций – несущих балок, плит, колонн в многоэтажных зданиях.
  • В30 и выше. Такие бетоны, обладающие высокой прочностью, применяют в промышленном строительстве и для сооружения объектов высокой опасности и ответственности. Из-за высокой схватываемости применяются с добавками, регулирующими скорость твердения смеси.

Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

Для оценки состояния бетонных конструкций необходим всесторонний анализ факторов, влияющих на их эксплуатационные характеристики, такие как прочность, толщина защитного слоя, диаметр арматуры, теплопроводность, влажность, адгезия покрытий и т.д. Неразрушающие методы контроля особенно актуальны, когда характеристики бетона и арматуры неизвестны, а объёмы контроля значительны. Методы НК дают возможность контроля как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках в процессе эксплуатации.

В чём плюсы неразрушающего контроля:

  • Возможность не организовывать на площадке лабораторию оценки бетона.
  • Сохранение целостности проверяемой конструкции.
  • Сохранение эксплуатационных характеристик сооружений.
  • Широкая сфера применения.

Лаборатория НТЦ «Эксперт» оказывает услуги по контролю бетона методами УЗК, магнитной индукции и методом упругого отскока. Данные методы дают возможность определять прочность бетона, наличие внутренних дефектов, глубину и диаметр арматуры. Неразрушающие методы применимы, когда нет возможности изъятия образцов для контроля прямыми методами, особенно в процессе строительства и реконструкции. Процедура обследования бетонных конструкций регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010.

При всем многообразии контролируемых параметров контроль прочности бетона занимает особое место, поскольку при оценке состояния конструкции определяющим фактором является соответствие фактической прочности бетона проектным требованиям.

Процедура обследований регламентирована ГОСТ 22690-2015 и ГОСТ 17624-2012. Общие правила проверки качества бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Неразрушающий контроль прочности бетона подразумевает применение механических методов (удар, отрыв, скол, вдавливание) и ультразвукового сканирования.

Контроль прочности готовых бетонных конструкций как правило проводится по графику, в установленном проектом возрасте, либо при необходимости, например, когда планируется реконструкция. Контроль прочности строящихся конструкций даёт возможность оценить распалубочную и отпускную прочность, сравнить реальные характеристики материала с паспортными.

Методы неразрушающего контроля прочности бетона делят на две группы

Прямые (методы местных разрушений) Косвенные
  • Скалывание ребра
  • Отрыв со скалыванием
  • Отрыв металлических дисков
  • Ударный импульс
  • Упругий отскок
  • Пластическая деформация
  • Ультразвуковое обследование

Прямые методы испытания бетона (методы местных разрушений)

Методы местных разрушений относят к неразрушающим условно. Их основное преимущество – достоверность. Они дают настолько точные результаты, что их используют для составления градуировочных зависимостей для косвенных методов. Испытания проводятся по ГОСТ 22690-2015.

Метод Описание Плюсы Минусы
Метод отрыва со скалыванием Оценка усилия, которое требуется, чтобы разрушить бетон, вырывая из него анкер (видео). — Высокая точность.
— Наличие общепринятых градуировочных зависимостей, зафиксированных ГОСТом.		 — Трудоёмкость.
— Невозможность использовать в оценке прочности густоармированных сооружений, сооружений с тонкими стенами.
Скалывание ребра Измерение усилия, которое требуется, чтобы сколоть бетон на углу конструкции. Метод применяется для исследования прочности линейных сооружений: свай, колонн квадратного сечения, опорных балок. — Простота использования.
— Отсутствие предварительной подготовки.		 — Не применим, если слой бетона меньше 2 см или существенно повреждён.
Отрыв дисков Регистрация усилия для разрушения бетона при отрыве от него металлического диска. Способ широко использовался в советское время, сейчас почти не применяется из-за ограничений по температурному режиму. — Подходит для проверки прочности густоармированных конструкций.
— Не такой трудоёмкий, как отрыв со скалыванием.		 — Необходимость подготовки: диски нужно наклеить на бетонную поверхность за 3-24 часа до проверки.

 


Основные недостатки методов местных разрушений – высокая трудоёмкость, необходимость расчёта глубины прохождения арматуры, её оси. При испытаниях частично повреждается поверхность конструкций, что может повлиять на их эксплуатационные характеристики.

Косвенные методы испытания бетона

В отличие от методов местных разрушений, методы, основанные на ударно-импульсном воздействии на бетон, имеют большую производительность. Однако, контроль прочности бетона ведется в поверхностном слое толщиной 25-30 мм, что ограничивает их применение. В упомянутых случаях необходима зачистка поверхности контролируемых участков бетона или удаление поврежденного поверхностного слоя.

Неразрушающий контроль прочности бетона на заводах ЖБИ и в строительных лабораториях осуществляется после приведения градуировочных зависимостей приборов в соответствие с фактической прочностью бетона по результатам испытания контрольных партий в прессе.

Метод Описание Плюсы Минусы
Ударного импульса Регистрация энергии, которая появляется при ударе специального бойка. Для обследований используется молоток Шмидта.
Как работает молоток Шмидта		 — Компактное оборудование.
— Простота.
— Возможность одновременно устанавливать класс бетона.		 — Относительно невысокая точность
Упругого отскока Измерение пути бойка при ударе о бетон. Для обследования используют склерометр Шмидта и аналогичные устройства. — Простота и скорость исследования. — Жёсткие требования к процедуре подготовки контрольных участков.
— Техника требует частой поверки.
Пластической деформации Измерение отпечатка, оставшегося на бетоне при ударе металлическим шариком. Метод устаревший, но используется часто. Для оценки применяют молоток Кашкарова и аппараты статического давления.
Оценка прочности бетона молотком Кашкарова.		 — Доступность оборудования.
— Простота.		 — Невысокая точность результатов.
Ультразвуковой метод Измерение скорости колебаний ультразвука, проходящего сквозь бетон. — Возможность проводить массовые изыскания неограниченное число раз.
— Невысокая стоимость исследований.
— Возможность оценить прочность глубинных слоёв конструкции.		 — Повышенные требования к качеству поверхности.
— Требуется высокая квалификация сотрудника.

 


Метод ударного импульса

Метод ударного импульса – самый распространённый среди неразрушающих методов из-за простоты измерений. Он позволяет определять класс бетона, производить измерения под разными углами к поверхности, учитывать пластичность и упругость бетона.

Суть метода. Боёк со сферическим ударником под действием пружины ударяется о поверхность. Энергия удара расходуется на деформации бетона. В результате пластических деформаций образуется лунка, в результате упругих возникает реактивная сила. Электромеханический преобразователь превращает механическую энергию удара в электрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие трудозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую зависимость от состава бетона. Недостатком считается определение прочности в слое глубиной до 50 мм.

Метод упругого отскока

Метод упругого отскока заимствован из практики определения твёрдости металла. Для испытаний применяют склерометры – пружинные молотки со сферическими штампами. Система пружин допускает свободный отскок после удара. Шкала со стрелкой фиксирует путь ударника при отскоке. Прочность бетона определяют по градуировочным кривым, которые учитывают положение молотка, так как величина отскока зависит от его направления. Среднюю величину вычисляют по данным 5-10 измерений, выполненных на определённом участке. Расстояние между местами ударов – от 30 мм.

Диапазон измерений методом упругого отскока – 5-50 МПа. К достоинствам метода относят простоту и скорость измерений, возможность оценки прочности густоармированных конструкций. Ключевые недостатки такие же, как у других ударных методов: контроль прочности в поверхностном слое (глубина 20-30 мм), необходимость частых поверок (каждые 500 ударов), построение градуировочных зависимостей.

Ниже представлены измерители прочности бетона, работающие по принципу ударного импульса, из ассортимента нашей компании


Метод пластической деформации

Метод пластической деформации считается одним из самых дешёвых. Его суть – в определении твёрдости поверхности посредством измерения следа, который оставляет стальной шарик/стержень, встроенный в молоток. При проведении испытаний молоток располагают перпендикулярно поверхности бетона и совершают несколько ударов. С помощью углового масштаба измеряют отпечатки на бойке и бетоне. Для облегчения измерений диаметров используют листы копировальной или белой бумаги. Полученные характеристики фиксируют и вычисляют среднее значение. Бетонная прочность определяется по соотношению размеров отпечатков.

Принцип действия приборов для испытаний методом пластических деформаций основан на вдавливании штампа при помощи удара либо статического давления. Устройства статических давлений применяются ограниченно, более распространены приборы ударного действия – ручные и пружинные молотки, маятниковые устройства с шариковым/дисковым штампом. Твёрдость стали штампов минимум HRC60, диаметр шарика — минимум 10 мм, толщина диска — не меньше 1 мм. Энергия удара должна быть равна или больше 125 H.

Метод прост, может применяться в густоармированных конструкциях, отличается быстротой, но подходит для оценки прочности бетона не больше М500.

Ультразвуковое обследование

Ультразвуковой метод – это регистрация скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны. Сквозной метод позволяет, в отличие от всех остальных методов НК прочности, контролировать прочность в приповерхностных и глубоких слоях конструкции.

Ультразвуковые приборы неразрушающего контроля бетона могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины  и поиска арматуры в бетоне. Они позволяют многократно проводить массовые испытания изделий любой формы, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности.

На зависимость «прочность бетона – скорость ультразвука» влияют количество и состав заполнителя, расход цемента, способ приготовления бетонной смеси, степень уплотнения бетона. Недостатком метода считается довольно большая погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным.

Ниже даны ссылки на приборы неразрушающего контроля бетона, представленные в ассортименте нашей компании

Кроме перечисленных способов контроля прочности существуют менее распространённые. На стадии экспериментального использования метод электрического потенциала, инфракрасные, вибрационные, акустические методы.

Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в базовый комплект специалистов, занятых обследованием, должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов.

Погрешность методов неразрушающего контроля прочности бетона

№ Наименование метода Диапазон применения*, МПа Погрешность измерения**
1 Пластическая деформация 5 … 50 ± 30 … 40%
2 Упругий отскок 5 … 50 ± 50%
3 Ударный импульс 10 … 70 ± 50%
4 Отрыв 5 … 60 нет данных
5 Отрыв со скалыванием 5 … 100 нет данных
6 Скалывание ребра 10 … 70 нет данных
7 Ультразвуковой 10 … 40 ± 30 … 50%
* по ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690;
** источник: Джонс Р., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. М., Стройиздат, 1974. 292 с.

Процедура оценки

Общие правила контроля прочности бетона изложены в ГОСТ 18105-2010. Требования к контрольным участкам приведены в следующей таблице

Метод Общее число измерений на участке Минимальное расстояние между местами измерений на участке, мм Минимальное расстояние от края конструкции до места измерения, мм Минимальная толщина конструкции, мм
Упругий отскок 9 30 50 100
Ударный импульс 10 15 50 50
Пластическая деформация 5 30 50 70
Скалывание ребра 2 200 -0 170
Отрыв 1 2 диаметра диска 50 50
Отрыв со скалыванием при рабочей глубине заделки анкера:
40 мм
< 40 мм

1
2

5h

150

2h


Наиболее сложными для контроля бетонных конструкций являются случаи воздействия на них агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте, переменное замораживание и оттаивание), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя). При обследовании необходимо визуально, простукиванием, либо смачиванием раствором фенолфталеина (случаи карбонизации бетона), выявить поверхностный слой с нарушенной структурой. Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона в этих случаях необходимо определять преимущественно методами местных разрушений или путём отбора образцов. При использовании ударно-импульсных и ультразвуковых приборов шероховатость поверхности не должна превышать Ra 25.

Прочность бетона по маркам

Класс бетона (В) по прочности на сжатие Ближайшая марка бетона (М) по прочности на сжатие Средняя прочность бетона данного класса кгс/см² Отклонения ближайшей марки бетона от средней прочности бетона этого класса,%
В3,5 М50 45,84 +9,1
В5 М75 65,48 +14,5
В7,5 М100 98,23 +1,8
В10 М150 130,97 +14,5
В12,5 М150 163,71 -8,4
В15 М200 196,45 +1,8
В20 М250 261,94 -4,6
В22,5 М300 294,68 +1,8
В25 М350 327,42 +6,9
В27,5 М350 360,16 -2,8
В30 М400 392,90 +1,8
В35 М450 458,39 -1,8
В40 М500 523,87 -4,6
В45 М600 589  
В50 М650 655  
В55 М700 720  
В60 М800 786  

Измерение защитного слоя и диаметра арматуры

Основная задача защитного слоя – обеспечить надежное сцепление бетона с арматурой на этапах монтажа и эксплуатации бетонной конструкции. Кроме того, он выполняет функцию защиты от перепадов температур, повышенной влажности, агрессивных химических реагентов. Толщина защитного слоя бетона диктуется условиями эксплуатации конструкции, видом и диаметром используемой арматуры.

При создании защитного слоя бетона руководствуются указаниями СНиП 2.03.04-84 и СП 52-101-2003. Контроль толщины защитного слоя проводится по ГОСТ 22904-93.

Для оперативного контроля качества армирования железобетонных конструкций и определения толщины защитного бетонного слоя используют приборы для поиска арматуры в бетоне — локаторы арматуры. Они работают по принципу импульсной магнитной индукции. Помимо измерения толщины защитного слоя, измеритель способен поиск арматуры в бетоне и определять наличие арматуры на определенном участке, фиксировать сечение, диаметр и другие параметры арматурных включений.

Оборудование для измерения толщины защитного слоя и оценки расположения арматуры

Неразрушающий контроль влажности

Влажность бетона оценивают по ГОСТ 12730.0-78: Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости. Некоторое количество влаги (в ячеистом бетоне до 30–35%) остаётся в стройматериалах в ходе производственного процесса (технологическая влага). В нормальных условиях содержание влаги в бетонных конструкциях в течение первого отопительного периода сокращается до 4-6% по весу.

Для получения полной картины целесообразно использовать несколько различных по физическому принципу методов оценки. Для измерения влажности бетона применяют влагомеры или измерители влажности. Принцип действия влагомера основан на зависимости диэлектрической проницаемости материала и содержания в нем влаги. Следует учитывать, что содержание влаги в бетоне отличается от ее содержания на поверхности. Методы измерения на поверхности дают результат для глубины до 20 мм и не всегда отражают реальное положение вещей.

Оборудование для измерения влажности и проницаемости бетона

Адгезия защитных и облицовочных покрытий

Адгезия измеряется при помощи прямых (с нарушением адгезионного контакта), неразрушающих (с измерением ультразвуковых или электоромагнитных волн) и косвенных (характеризующих адгезию лишь в сопоставимых условиях) методов. Наиболее распространен метод оценки с помощью адгезиметра. Методика оценки установлена ГОСТ 28574-2014: Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий.

Оценка бетона с помощью адгезиметра проводится при диагностике повреждений покрытия, контроле качества антикоррозийных работ, а также при проверке качества строительных материалов. Интенсивность адгезии определяется давлением отрыва, которое следует приложить к покрытию (штукатурке, краске, герметику и т.д.), чтобы отделить его от бетонной основы.

Оборудование для измерения адгезии

Морозостойкость

В большинстве нормативных документов устойчивость покрытий и изделий из застывшей смеси определяется количеством переходов через нулевую отметку, после которого начинается падение эксплуатационных характеристик. Морозостойкость бетона – способность выдерживать температурные перепады, а также количество циклов заморозки и оттаивания бетонной смеси. В ГОСТ 10060-2012 выделяют 11 марок бетона с различной морозостойкостью, которая имеет градацию на циклы от F50 до F1000.

Группы бетонов по морозостойкости

Группа морозостойкости Обозначение Примечание
Низкая менее F50 Не находит широкого использования
Умеренная F50 – F150 Морозостойкость и водонепроницаемость бетона этой группы имеет оптимальные показатели. Такие смеси встречаются наиболее часто.
Повышенная F150 – F300 Морозостойкость бетонной смеси в этом диапазоне дает возможность эксплуатировать здания в достаточно суровых условиях.
Высокая F300 – F500 Такие растворы требуются в особых случаях, например, при эксплуатации с переменным уровнем влаги.
Особо высокая более F500 Бетон морозостойкий получается впрыскиванием особых добавок. Применяется при сооружении конструкций на века.

Дополнительная информация

Морозостойкость бетона оценивают ультразвуковыми методами по ГОСТ 26134-2016. Ультразвуковая диагностика отличается невысокой стоимостью, даёт возможность проводить обследования неограниченное число раз. При этом предъявляются высокие требования к качеству бетонной поверхности и квалификации сотрудника.

Подробную консультацию по контролю бетонных сооружений вы можете получить у наших специалистов по телефонам +7 (495) 972-88-55, +7 (495) 660-49-68.

 

Оборудование для неразрушающего контроля бетона можно купить с доставкой до двери либо до терминалов транспортной компании в городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Прочность бетона — основные методы определения прочности бетона

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.

СодержаниеСвернуть

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.

Определение прочности бетона неразрушающим методом – Испытания по ГОСТу

Прочность бетона – основная характеристика, по которой устанавливают способность бетонной или железобетонной конструкции выдерживать проектные нагрузки. Бетон набирает необходимую прочность постепенно в процессе твердения. Поэтому очень важно определять с высокой точностью значение прочности этого материала перед использованием изделий или конструкций в строительстве. Для определения прочности бетона используют два способа: исследование образца материала разрушающим методом и испытание качества бетона неразрушающим.

Испытание разрушающим методом заключается в отборе образцов выпиливанием или выбуриванием из тела конструкции. Затем каждый образец подвергается максимальному сжатию до разрушения с помощью специального лабораторного пресса, оснащенного измерительными приборами. Этот метод используется редко, так как трудоемок, требует дорогостоящего оборудования, при исследовании конструкция получает повреждения. К тому же каждый образец материала должен твердеть в тех же условиях, что и основная конструкция.

Неразрушающий метод, напротив, не требует больших затрат, отбора образцов материала, и позволяет получить результаты испытаний с достаточной точностью, при этом бетон конструкций не подвергается повреждениям.

Виды испытаний

Неразрушающий метод контроля качества бетона подразделяется на две группы испытаний: прямых и косвенных. Прямые в свою очередь делятся на три вида:

Неразрушающий метод Описание Особенности Недостатки
Отрыв со скалыванием Расчёт и оценка усилий вырывания анкера Наличие стандартных градировочных зависимостей Невозможность измерения сооружений с насыщенным армированием
Скалывание ребра Определение усилия откалывания угла бетонной конструкции Простота применения метода Не применим для бетонного слоя менее 2 см
Отрыв дисков Оценка усилия отрыва диска из металла Подходит при высокой армированности конструкций Необходимость наклейки дисков. Метод применяется редко
Ударный импульс Измерение энергии удара бойка Инструмент проведения диагностики – молоток Шмидта. Компактность и простота измерительного оборудования Невысокая точность оценки
Упругий отскок Измеряется путь ударного бойка склерометром Шмидта Доступность и простота диагностики Требования к подготовке поверхности контрольных участков высокие
Пластическая деформация Оценка параметров отпечатка удара специального шарика молотком Кашкарова Несложное оборудование Низкая точность результатов диагностики.
Ультразвуковой Измерение показателей колебаний ультразвука, пропущенного через бетон Возможность оценки глубинных слоёв бетона Необходимо высокое качество контрольной поверхности