Методы определения прочности бетона

Что влияет на прочность бетона?

На прочностные характеристики влияют различные факторы:

• качество цемента и наполнителей;
• условия доставки, хранения, приготовления раствора и его заливки в опалубку;
• размеры и прочие параметры бетонной конструкции;
• температура и влажность среды, в которых смесь набирала твердость;
• вид напряженного состояния;
• уход за бетонной конструкцией после заливки.

Бетонный объект может стать заметно менее прочным, если были нарушены производственные технологии, например, смесь перевозили не в миксере и с нарушением сроков доставки. Свойство ухудшается, если бетонный раствор долго заливали без должного уплотнения и трамбования. Сильный ветер, слишком высокая или низкая температура воздуха также снижают показатели.

Бетон набирает прочность на 85% в течение 28 дней после затворения водой, а максимальных показателей достигает через 3 – 4 года после заливки.

Методы определения прочности бетона

ГОСТ 18105-2010 устанавливает правила оценки прочности бетона. Методы бывают разрушающими и неразрушающими. Поскольку большинство проверок выполняется на уже эксплуатируемых сооружениях, важно не допустить их разрушения в процессе.

Неразрушающие методы

Они бывают прямыми и косвенными. При прямом неразрушающем в бетонную конструкцию вводят тестирующее устройство, при косвенном - нет.

Чтобы проверить прочность бетона, не разрушая бетонную конструкцию, применяют следующие методы:

• используя молоток Физделя: им ударяют по бетонной поверхности, чтобы остался отпечаток в виде лунки, диаметр которой замеряют штангенциркулем; эта величина и будет показателем прочности; чтобы измерения были более достоверными, делают до 15 ударов и учитывают средний диаметр получившихся лунок;
• отрыв – к бетону приклеивают на эпоксидный клей стальной диск, затем на диск воздействуют специальным механизмом, чтобы оторвать его вместе с куском бетона, прочность определяют по тому, какое усилие потребовалось для отрыва диска;
• отрыв со скалыванием – в бетонном объекте сверлят отверстия, вставляют в них анкеры, которые отрывают так, чтобы на них остался фрагмент бетона; для определения прочности рассчитывают усилие, которое пришлось приложить, чтобы оторвать анкер;
• отрыв со скалыванием ребра – если у конструкции есть выступающие элементы, инструмент закрепляется на них, нагрузка на отрывание повышается медленно, расчеты проводятся по формулам.

Любые методики, нарушающие целостность покрытия, не применяются, если толщина этого слоя менее 20 мм.

Проверка скалыванием и скалыванием ребра занимают примерно одинаковое время – на один участок в зависимости от объекта и условий проведения испытания потребуется от 20 до 40 минут. Если проводится проверка отрывом, время увеличивается на срок схватывания клеевого состава – до 12 часов.

Разрушающий метод

Такие способы определения прочности бетона связаны с разрушением образцов. Чтобы узнать прочность бетона, из конструкции выпиливают или вырубают фрагмент. Его разрушают на специализированном прессе. Чтобы рассчитать прочность бетона, фиксируют величину разрушающих усилий.

На производстве специально готовят серию образцов в виде кубов или цилиндров. Их приготавливают из рабочей смеси с соблюдением стандартов и технических регламентов. То есть они получаются такими же, как и бетонные изделия, которые будут отливать из этой смеси. Их подвергают разрушающему исследованию, чтобы определить прочность.

Эта методика определения прочности бетона применяется реже, так как подразумевает высокие траты времени и средств на отбор образцов, доставку их в лабораторию, подготовку и проведение испытаний. Иногда исследование может продолжаться несколько суток. Поэтому чаще используют иные методы. Но результат разрушающей методики считается наиболее достоверным. Его даже можно назвать эталонным.

Определение прочности бетона с помощью ультразвука

Это косвенный неразрушающий метод, то есть никакие инструменты и вспомогательные элементы в бетонную конструкцию вводить не нужно. Чтобы определить прочность бетона, понадобятся генератор УЗ-волн, датчики и блок управления.

Формула определения прочности бетона связана со скоростью распространения ультразвуковых волн. Также, во время исследования ультразвуком можно обнаружить дефекты конструкции, плотность и упругость, однородность бетонного объекта.

Для исследования образца УЗ-прибор устанавливают на ровную поверхность и прозванивают участки по составленной для этого объекта программе. Сравнивают скорость прохождения УЗ волн с эталонными значениями. Ультразвуковое исследование – самое быстрое из всех методик. К тому же оно не требует специализированной подготовки, может выполняться практически на любом объекте.

Другие способы определить прочность бетона

Для определения прочности бетона используют и прочие методики:

• ударного импульса – по поверхности наносят удары молотком Шмидта и измеряют энергию, которая образовалась при ударе; точность таких испытаний не очень высокая;
• упругого отскока – склерометром замеряется путь бойка, который ударяется и отскакивает от объекта;
• пластического отскока – наносят удар металлическим шаром, из-за чего образуется след, который сравнивают с эталоном; вместо шара можно взять молоток Кашкарова со стальным стержнем внутри.

При использовании неразрушающих методик важно учитывать, что прочностные характеристики различаются на поверхности и в глубине, поэтому для получения более объективных данных выстраивают градуировочные зависимости.

Также для всех способов нужно учесть погрешность измерений приборов.

Наименьшую погрешность имеют ультразвуковые приборы, она в среднем составляет 4,5%. Для сравнения: погрешность при проверке ударным импульсом достигает 31%.

Чтобы результаты исследований оказались более достоверными, допустимо использовать комбинацию методов, например, для одного объекта провести и ультразвуковое обследование и отрыв со скалыванием.

Прочность бетона разных марок

Прочность бетона измеряется в МПа, то есть с мегапаскалях. Это единица измерения, показывающая, какое давление выдерживает бетонная конструкция. Показатель обозначается буквой B с цифрами.

Помимо этого фактическая прочность бетона измеряется в кгс/см2, то есть в прилагаемой силе в килограммах, которую выдерживает 1 квадратный сантиметр бетонной конструкции.

Прочность залитого бетона можно определить самостоятельно. Для этого понадобятся штангенциркуль с глубиномером, слесарное зубило и молоток с массой ударной головки около 500 г. По зубилу, приложенному к бетону, бьют молотком. От этого остается след, его глубину измеряют штангенциркулем. Если отпечатка почти не видно, то бетонный объект соответствует классу В25, при углублении менее 0,5 мм – от В15 до В25, при глубине следа 0,5 мм – В10, больше 1,0 мм – В5. Разумеется, такие расчеты приблизительные. Если нужны более точные данные, заказывают испытание или ориентируются на характеристики, соответствующие марке материала.

Таблица соответствия марки, класса и прочности бетона:

Прочность бывает разной:

• проектная – соответствует заявленной марке после проведения испытаний по образцам;
• нормированная – согласно ГОСТ и нормативам;
• требуемая – не ниже показателей, которые указаны в проектной документации, определяется в лаборатории;
• фактическая – рассчитывается в ходе испытаний и не может быть ниже 75% от проектной.

Когда говорят про прочность, имеют прежде всего ввиду показатель на сжатие, но также она бывает на изгиб, на осевое растяжение, передаточной.

Заключение

Прочность – одно из самых важных свойств бетона. Именно на неё смотрят прежде всего при выборе стройматериала. Испытание позволяет определить, насколько хорошо будет сопротивляться нагрузкам бетонная конструкция, будет ли она надежной и долговечной.