Испытание бетона на прочность: разрушающие и неразрушающие методы проверки

Методы испытания бетона на прочность: неразрушающий и разрушающий способ.

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 крепости 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.

Как испытать бетон на прочность?

На сегодняшний день существует два вида испытания:

  1. Разрушающие (лабораторная проверка);
  2. Неразрушающие (проверка на строительном участке).

Рассмотрим каждый из видов отдельно.

Испытание бетона неразрушающим методом.

  • Пластическая деформация. Позволяет определить прочность в диапазоне 5-50 МПа. При данном методе, величину определяют по диаметру отпечатка стального шарика оставшегося после удара шариком о его поверхность. Метод имеет небольшую точность. Поэтому, несмотря на простоту и дешевизну применяется редко;
  • Упругий отскок. Диапазон измеряемой прочности аналогичный методу пластической деформации. Суть метода заключается в измерении параметра обратного отскока специального ударника от поверхности испытываемой конструкции. Основные преимущества – дешевизна и высокая точность измерений;
  • Ударно-импульсный метод. Позволяет определять в широком диапазоне от 50 до 150 МПа. Суть способа заключается в измерении энергии удара специального упругого тела о поверхность бетона. В числе преимуществ: компактность измерительной техники, простота, дешевизна и возможность расчета надежности бетона «на сжатие». Один из самых популярных среди строителей методов измерения прочности;
  • Ультразвуковое исследование. Позволяет проверить не только отдельно взятую поверхность, но и всю конструкцию в целом.
  • Технология «скалывания ребра». Диапазон измеряемых величин от 10 до 70 МПа. При этом методе измеряется усилие, которое необходимо приложить для скалывания ребра бетонной конструкции: балки, сваи, перемычки или колонны. Метод отличается высокой точность, трудоемкостью и невозможностью применения для бетонных конструкций с повреждениями или конструкций имеющих защитный слой до 22 мм;
  • Отрыв со скалыванием. Диапазон измерения от 5 до 100 МПа. Суть – специальный анкер внедренный в толщу бетона воздействует на конструкцию до момента отрыва образца или заданной величины прочности проверяемого изделия. Отличается высокой степенью точности и повышенной трудоемкостью;
  • Отрыв железного диска. Диапазон измерения прочности от 5 до 60 МПа. Позволяет проверять армированный бетон к которому невозможно применить другие методы контроля. Суть технологии заключается в измерении нагрузки, которую следует приложить, чтобы оторвать от поверхности бетона приклеенный стальной диск. Отличается высокой точностью и длительным подготовительным периодом – от 4 до 22 часов.

Для получения результатов при использовании неразрушающих методов контроля, используют специальные приборы и устройства. Частичное разрушение производят с помощью фиксации на бетонной поверхности специального инструмента, который позволяет исследовать его на отрыв, фиксируя необходимое усилие.

Разрушающие методы контроля по ГОСТу.

Сущность способов заключается в исследовании образцов, полученных выбуриванием или выпиливанием из готовой конструкции. На них оказывается статическая нагрузка с постепенным увеличением скорости роста. В результате удается рассчитать напряжения при приложенных усилиях.

Габариты и форма взятых образцов зависят от типа проводимых испытаний. Они должны отвечать требованиям ГОСТ 10180.

Метод исследования

Форма испытываемых образцов

Размеры элементов в миллиметрах

Определение показателей прочности на растяжение и сжатиеКубДлина ребер фигуры может составлять 100, 150, 200 или 300 ммЦилиндрДля исследования берется образец высотой в два диаметра, один из которых может иметь те же размеры, что и ребра куба.Проверка прочностных показателей на осевое растяжениеПризма, имеющая квадратное сечениеРазмеры испытываемого элемента могут быть следующими: 200х200х800, 100х100х400 или 200х200х800 мм.ЦилиндрПри проведении исследований берутся образцы тех же размеров, что и в случае, указанном выше.Определение прочностных качеств на растяжение при изгибе и осуществлении раскалыванияПризма, имеющая квадратное сечениеВ ходе работ берутся образцы следующих размеров: 200х200х800, 100х100х400 и 150х 150х600 мм.

Для определения прочности, собираются его пробы посредством выбуривания или выпиливания отдельных частей:

  • Места назначаются после предварительного осмотра. Участок испытания конструкции должен находиться на некотором удалении от стыков и краев.
  • Оставшиеся канавки после взятия образцов замуровываются мелкозернистым бетоном.
  • В процессе выбуривания или выпиливания применяются пилы с алмазными дисками, специальные коронки или подходящий твердосплавный инструмент.
  • На участках взятия проб не должно быть арматуры. Если такой вариант не может быть осуществлен, то берется часть бетона с металлическими прутьями сечением до 16 мм для образцов с размерами более 10 см.
  • Наличие арматуры недопустимо при исследованиях на осевое растяжение и сжатие. Это негативно сказывается на конечных показателях. Кроме того, прутьев не должно быть в пробах, имеющих форму призмы, при испытаниях на растяжение при изгибе.
  • Места извлечения образцов, их количество, а также размеры определяются правилами контроля с учетом пунктов ГОСТ 18105.

Каждая взятая заготовка маркируется и описывается в протоколе. После этого она подвергается тщательной подготовке для дальнейших испытаний. Все образцы должны иметь специальную схему, в которой четко отражена ориентация частей непосредственно в конструкции.

Заключение.

Для контроля и оценки 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.

Об Авторе

Вся информация на сайте создана специально для того, что бы вы были в курсе последних самых актуальных новостей. А так же что бы вам было легче заниматься индивидуальным строительством или же простым ремонтом своей квартиры.

Методы проверки бетона на прочность

Коровин Сергей Дмитриевич

Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства.

Проверка качества применяемого материала производится в обязательном порядке при монтаже зданий и сооружений. Для подтверждения соответствия заявленных характеристик проектным нормам, проводят испытание бетона на прочность, сопротивление на изгиб и растяжение. Данная мера позволяет подрядчику отчитаться перед заказчиком о проведении работ в соответствии с проектом, а производителю — подтвердить качество выпускаемой продукции. Своевременно выполненные испытания позволят внести изменения в ход работ и избежать ошибок.

Испытания проводят в сертифицированных лабораториях на основании ГОСТ 22690-2015, для чего специалисты используют различные способы измерения и воздействия на отобранные образцы материала. В качестве них обычно используют бетонные кубики, которые испытывают на сжатие, но существуют и другие методики исследования.

В ходе проверки получают следующие результаты:

  • Определяют соответствие качества материала проектным документам. Испытания проводят не менее трех раз за весь период строительства.
  • При отклонении характеристик, производится замена конструкций из забракованного материала, что позволяет удержать общие показатели сооружения в рамках проекта.
  • Предварительные испытания обязательны при производстве ремонтных работ в технических помещениях и подвалах.
  • Испытания конструкций из железобетона позволяет принять решение о судьбе старых зданий и сооружений.

От чего зависит и на что влияет прочность бетона

Способность бетона сопротивляться внешнему воздействию за счет внутреннего напряжения зависит от состава раствора и марки цемента. При подтверждении прочности материала, соответствующего определенной марке, на образце не должны выявляться признаки разрушения в виде сколов, трещин, расслоения структуры.

Порой строители при выполнении работ стараются сэкономить на материалах, используя более дешевый бетон низких марок, но нарушение проектных значений может привести к серьезным последствиям, поэтому такое средство экономии неприемлемо.

Помимо соотношения наполнителя и цемента, на прочность состава влияют присадки и пластификаторы, используемые для придания изделию особых свойств (кислотоустойчивость, водонепроницаемость, скорость вставания, пластичность). Для получения конструкций, способных выдерживать высокие нагрузки, в обязательном порядке производится армирование элементов металлической проволокой различного сечения.

Кроме состава раствора, на прочность бетона влияют внешние условия, при которых осуществляется заливка. При качественном удалении пузырьков воздуха из бетонной массы путем уплотнения смеси, прочность изделий заметно повышается.

Также надо учитывать, что при использовании раствора при отрицательных температурах, следует принимать меры по подогреву материала путем установки электродов в заливку и подключению к ним электричества. В такой ситуации еще применяется укрытие основания опилками.

При работе с бетоном важно поддерживать необходимую влажность для недопущения растрескивания поверхности заливки при быстром испарении влаги, что также влияет на качество материала и его прочность. Чтобы избежать этого процесса, необходимо укрывать бетон пленкой или другими подручными средствами, а также периодически увлажнять поверхность.

В итоге можно утверждать, что прочность бетона зависит от множества факторов, а поэтому контроль качества особенно важен при установке несущих конструкций, так как даже если технологические процессы соблюдаются в полной мере, всегда могут найтись факторы, которые повлияют на бетон и станут причиной проблем в будущем.

Классификация методов испытаний

Для проверки бетона применяют несколько методов:

  • Проверка образцов, отливаемых в лабораторных условиях. Данный метод предусматривает изготовление кубиков или цилиндров из испытуемой смеси с последующей проверкой прочности материала на прессе;
  • Проверка образцов, выпиленных или вырубленных из уже готовой конструкции. Получают такие образцы с помощью бурения алмазными коронками. Далее полученные керны направляют в лабораторию для определения прочностных характеристик, как и в первом случае, с применением пресса. Данный метод связан с существенными затратами по получению образца и с угрозой ослабления целостности элемента, из которого был получен керн;
  • Способ проверки бетона на прочность неразрушающим методом. В данном случае используются инструменты и приборы, с помощью которых можно изучать характеристики бетона без размещения образцов в специальных устройствах. Для данных исследований могут задействовать ультразвук, проверять качество основания с помощью ударно-импульсного метода испытания бетона и т.д.

Наиболее популярным методом, позволяющим получить самые точные показатели свойств бетона, является проверка образцов на сжатие под прессом.

Этапы проведения испытаний

Проверка бетона производится путем исследования образцов на прочность неразрушающими и разрушающими методами.

Разрушающие методы

Данный способ подразумевает проведения испытаний с помощью пресса, когда на образец, полученный в ходе лабораторной отливки или выпиленный из основания уже готовой конструкции, оказывают постепенно возрастающее давление. Оказание воздействия продолжается до фиксации разрушения образца.

Данный метод является самым точным и обязательным при производстве работ по возведению ответственных сооружений.

Неразрушающие методы

Для получения результатов при использовании неразрушающих методов контроля, используют специальные приборы и устройства. Частичное разрушение производят с помощью фиксации на бетонной поверхности специального инструмента, который позволяет исследовать бетон на отрыв, фиксируя необходимое усилие.

Читайте также:  Установка петель бабочка на межкомнатные двери, как смазать

Также изучается реакция материала на скалывание, когда прибор устанавливается на угол бетонного основания и под нагрузкой производится разрушение материала.

Отрыв со скалыванием.

При ударных нагрузках изучают поведение бетона при осуществлении удара специальным устройством и фиксируют реакцию на упругий отскок — замеряется значение отскока металлического шарика, выпущенного с определенным усилием.

При ультразвуковом контроле качества бетона, применяется специальное устройство, которое дает возможность фиксировать прохождение волн внутри конструкции. По реакции на отражение делают вывод о качестве материала.

Склерометр.

Как проверить прочность бетона самостоятельно? Получить полноценное исследование материала в домашних условиях невозможно. Контроль качества материала можно производить исключительно визуальными методами. Качественная смесь обычно имеет серый или серо-зеленый цвет, структура раствора должна быть однородной, с нормальной вязкостью.

Если материал имеет желтоватый оттенок, то это означает, что качество такого раствора невысокое и в его составе присутствуют примеси, снижающие прочностные характеристики. Хорошим признаком является обнаружение на поверхности раствора цементного молочка густой консистенции.

При ударных нагрузках (ударе молотком по набравшему полную прочность материалу), инструмент должен отскакивать от основания без существенных изменений на поверхности, оставляя почти невидимые вмятины.

Порядок проведения проверки на удобоукладываемость

Для определения этой характеристики, специалисты лаборатории применяют вискозиметр. Этот прибор позволяет измерить время в секундах, которое требуется для укладки материала.

Используя вискозиметр, начинают укладку, одновременно запуская отсчет времени. По окончании процесса фактическое время фиксируют. Качество бетона определяется временем, потраченным на укладку данным методом. Чем меньше времени проходит, тем выше качество материала.

Порядок проведения испытаний на растяжение

Для производства испытаний на растяжение потребуется приготовить образец вытянутой формы типа призмы. Этот образец помещают в специальный прибор в горизонтальном положении, далее на середину образца оказывается силовое воздействие с нарастанием нагрузки. Шаг оказываемого воздействия на образец – 0,5 МПа/с.

Фиксация результата происходит после разрушения структуры бетона в центральной части образца.

Порядок проведения испытаний на сжатие

Данный способ испытания позволяет определить марку материала. Для проведения испытания отливают кубики из бетона, применяемого в строительстве, или вырезают образцы из уже отлитого изделия. Размер кубиков для испытания бетона варьируется от 100 до 300 мм по грани. Помимо кубической формы, образцы можно изготавливать в виде цилиндров или призм.

При отливке образцов в лабораторных условиях, используют вибростол, чтобы смесь получила максимальную плотность. Испытания проводятся на 3, 7 и 28 сутки после приобретения образцом прочности. Основные испытания проводят на 28 день после полного набора прочности материала.

Образец помещают под пресс, который давит на кубик с мощностью в 140 кгс/м 2 с шагом в 3,5 кгс/м 2 . Вектор силы строго перпендикулярен основанию образца. По показаниям определяется возможность сопротивления материала сжатию, и в протокол испытания записывается марка бетона.

Образец протокола испытаний.

Марки прочности бетона и сфера их применения

Для определения характеристик бетона ему присваивают маркировку согласно ГОСТ: букву М и цифру, обозначающую сопротивление материала на сжатие. Чем выше значение, тем более прочным является изделие из данного материала — прочность зависит от количества цемента в составе смеси.

По прочностным характеристикам бетон делят на марки от М100 до М500 с шагом значения 50. Еще одна характеристика — класс бетона —, определяет способность материала работать в агрессивных средах.

Бетоны марки М100, М150, М200 и М250 относят к категории легких и ячеистых. Их используют для заливки конструкций, которые не несут значительной нагрузки. Применяют при устройстве бордюров, фундаментов для малых строений, пешеходных дорожек.

Бетон М300 и М350 можно использовать для отливки плит перекрытия, устройства фундамента в многоэтажном строительстве, отливке монолитных стен.

Самые прочные бетоны марок, М400, М450 и М500, находят применение в производстве железобетонных конструкций, работающих в сложных условиях с повышенной нагрузкой (например, для возведения гидротехнических сооружений).

Определение прочности бетона разрушающими методами

Современные требования к ведению строительства бросают все новые и новые вызовы подрядчикам и службе эксплуатации здания. До того, как объект будет введен и сдан, необходимо пройти множество проверок здания – пожарная безопасность, служба газа, водоканал и множество других. Одной из основных проверок качества эксплуатируемой конструкции является проверка бетона на прочность. Для проведения данной проверки существует 2 основных метода – разрушающий и неразрушающий контроль прочности.

Сегодня поговорим о первом методе, разберем основные инструменты, способы, плюсы и минусы данной технологии и решим, следует ли применять разрушающий контроль прочности бетона или нет.

Разрушающие методы контроля прочности бетона.

Разрушающие испытания бетона являются обязательными при осуществлении строительства конструкций из бетона. Тип испытания всего один – давление при помощи гидравлического пресса, однако самих методик получения образца насчитывается 3:

1) Специально изготовленные кубы на стройплощадке.

2) Отобранный из конструкции керн

3) Кубы, изготавливаемые в лабораторных или специальных условиях.

Каждый образец проходит строгий контроль, имеет определенный размер граней и доставляется в лабораторию для непосредственных испытаний на гидравлическом прессе. Разберем кратко каждый метод получения образцов.

1) Кубы на стройплощадке – это наиболее точный метод, не воздействующий на эксплуатационные характеристики здания. Материал для изготовления – бетон, используемый непосредственно для возведения здания и затвердевающий в тех же условиях, что и масса бетона в конструкции. После чего образцы доставляются в лабораторию для проведения дальнейшей экспертизы и самих испытаний на прочностные характеристики. Как правило, изготавливается 6 образцов бетона с ребром 10 см, каждый из них подвергается испытаниям на прессе и по результатам разрушения берется средний показатель от всех испытаний.

2) Вырезанный образец керна. Один из самых противоречивых способов получения образца бетона. С одной стороны, вырезанная часть конструкции твердела в тех же условиях и при той же нагрузке, что и остальная конструкция, а это значит, что полученные измерения будут максимально точными из всех возможных. С другой же стороны, после извлечения керна могут поменяться характеристики конструкции, такие как несущая способность. Именно поэтому рекомендуется производить извлечение образца бетона только при сделанных заранее отметок разработчиком, чтобы потеря части конструкции никак не повлияла на ее прочностные характеристики. Естественно, место, откуда изымался керн, необходимо залить бетоном и выровнять поверхность.

3) Кубы, изготавливаемые в лаборатории. Этот способ является не менее противоречивым, чем вырезание бетона из конструкции, однако применяется значительно реже. Причина этого в том, что бетон не твердеет в нужных условиях. И этот метод может применяться только в случае, если необходимо будет в лабораторных условиях воссоздать особые условия эксплуатации, или получить образец из конструкции, твердеющей при особых условиях, к примеру, в агрессивной кислотной среде, не предоставляется возможным.

Испытания проводятся уже непосредственно на гидравлическом прессе. Для этого образцы бетона помещаются между плитами из стали. Далее происходит спрессовывание куба с постепенным, равномерным увеличением нагрузки. Нагрузка, при которой произошло разрушение образца, будет соответствовать пределу прочности бетона.

Отметим, что для точности проведения испытания, на образце не должно быть никаких дефектов и выступов. Образец должен быть правильной формы. Испытание при помощи разрушающих методов можно проводить, используя образцы цилиндрической формы.

Результаты испытания образцов бетона фиксируются в протокол, о котором мы расскажем совсем скоро. А пока поговорим о том, как происходит получение результатов испытания бетона на прочность.

К тестированию допускаются образцы, прошедшие установленный срок твердения в 28 суток. Как уже говорилось ранее, образцы должны быть правильной формы, не иметь выступов. Гидравлический пресс давит на куб бетона и, при разрушении, фиксирует силу в кН, по которой уже определяют прочность в МПа. Для того, чтобы получить точный результат, необходимо протестировать 6 образцов куба. Среднее арифметическое этих данных и будет фактической прочностью бетона. Однако для того, чтобы точность была еще выше, рекомендуется принимать в расчет только те кубы, чья предельная нагрузка не отличалась от остальных более чем на 10%. В физическом смысле это может означать, что куб бетона, который имеет такие серьезные отклонения, содержит в себе внутренние трещины, минеральные отложения и по этим причинам не может быть взят в расчет. Чем точнее будут полученные данные, тем с большей уверенностью вы сможете эксплуатировать здание, а в случае низкой прочности, провести упрочняющие мероприятия или заняться реставрацией здания (если вы испытываете керн из уже действующего сооружения).

Протокол испытаний контрольных образцов бетона на прочность, при условии изготовления их в лабораторных условиях, выглядит следующим образом:

1. В документе присутствует серийный номер, который заносится в базу данных и по нему вы всегда сможете получить данные о бетоне, используемом при строительстве. Присваивается всей партии бетона.

2. Количество заливок образцов бетона. Для достоверности, как мы уже говорили ранее, их должно быть 6.

3. Данные конструкции, для возведения которой будет применяться данный бетон. Вся информация преподносится в максимально сжатом виде. Обязательно указать ее название.

4. Размеры образцов и их форма.

5. Испытательное оборудование, заводские номера и данные о поверке/калибровке

6. Данные по разрушающей нагрузке.

7. Данные о лаборатории, в которой изготавливались кубы.

8. Усредненное значение прочности, МПА

9. Присвоение бетону класса.

Так выглядит протокол испытания образцов, изготовленных в лабораторных условиях. Протокол же испытания бетона, изъятого из конструкции, выглядит несколько иначе. Ему мы посвятим отдельный пункт.

Неразрушающие испытания бетона

Испытание готовых бетонных конструкций на сжатие, является одним из факторов оценки состояния зданий и сооружений. С помощью тех или иных технологий проверяется фактическая прочность нового или старого бетонного сооружения.

По результатам испытаний принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации конструкции, возможности ее ввода в эксплуатацию, необходимости усиления и т.п. Неразрушающие испытания бетона – самый популярный и перспективный вид проверки прочности, характеризующийся высокой производительностью, приемлемой точностью, низкой трудоемкостью, невысокой себестоимостью и простотой.

Технологии неразрушающего контроля прочности бетона

Все существующие технологии неразрушающего контроля, регламентированные ГОСТ 22690-2015 основаны на механическом воздействии на поверхность бетона. В отличие от проверки прочности по методике разрушения образцов, технологии неразрушающего контроля являются косвенными.

Фактическую прочность материала определяют по специальным таблицам, составленным на основе эмпирических данных. Отдельной строкой идет технология определения прочности с помощью ультразвуковых волн по ГОСТ 17624-2012.

В этом случае используются специальный прибор, излучающий ультразвуковые волны и измеряющий время и скорость их распространения в толще бетона. Истинную прочность материала определяют по экспериментально установленным зависимостям. Использование показывающих (прочность материала) приборов, действующим ГОСТом не допускается. Это наиболее точный метод неразрушающего контроля.

Читайте также:  Опилкобетон своими руками для дома: пропорции, плюсы и минусы

Виды испытаний бетона неразрушающим методом ГОСТ 22690-2015:

  • Упругий отскок. Измеряется значение величины обратного отскока средства измерения после удара о поверхность испытуемой конструкции. Для измерения величины отскока применяют склерометр Шмидта и его аналоги. Количество измерений на участке поверхности для расчета средней величины – 9. Минимальная толщина бетона – 0,1м.
  • Пластическая деформация. Измеряются габариты следа от шарика, образовавшегося после удара рабочей частью молотком Кашкарова. Самый простой и дешевый метод. Количество измерений – 5. Минимальная толщина конструкции, при которой разрешено определять прочность данным методом – 0,07 м.
  • Ударный импульс. Измеряется значение величины энергии удара в момент удара бойка средства измерения об испытуемую поверхность. Используются приборы: ИПС МГ 4.03, ОНИКС ОС, ОНИКС-2,5. Количество измерений – 10. Минимальная толщина конструкции – 0,05 м.
  • Отрыв образца. Измеряется сила напряжения отрыва стального диска приклеенного к бетону. Вследствие сложности технологии, в последнее время используется очень редко. Измерительное оборудование, приборы: ПОС-30-МГ4 и ПОС-50-МГ4. Количество измерений – 1. Минимальная толщина бетона 0,05 м.
  • Отрыв образца со скалыванием или скалывание ребра изделия. Измеряется числовое значение силы необходимой для скалывания кусочка ребра или вырыва специального анкера. Самое точное испытание бетона неразрушающим методом. Рекомендуется использовать приборы: ПОС-50МГ4 «Скол», ГПНВ-5, ГПНС-4. 2.6. Количество измерений – 1. Минимальная толщина конструкции – 0,05 м. Глубина заделки анкера: 30, 35, 40 и 48 мм в зависимости от прибора измерения.

Примечание. Измерения осуществляются на участке бетона площадью от 0,1 до 0,9 м2.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Суть технологии заключается в измерении времени и скорости распространения ультразвуковых волн в толще конструкции или железобетонного изделия. Существует две методики: сквозное прозвучивание и поверхностное прозвучивание.

В первом случае излучатель УЗ-волн и приемник волн располагают с разных сторон проверяемой конструкции.

Во втором случае, излучатель и приемник расположены с одной стороны на определенном расстоянии, регламентированном Гостом как база прозвучивания. Первый вариант применяется для определения прочности тела бетона, а второй для определения прочности бетона в поверхностном слое.

Ультразвуковой метод единственный из видов испытаний бетона на прочность неразрушающим методом, который позволяет получить более-менее точное значение прочности на сжатие не только поверхностного слоя, но толщи сооружения. Приборы для определения прочности ультразвуковым прозвучиванием: УК1401, Бетон-32, УК-14П, УКС-МГ4, УКС-МГ4С.

Виды испытаний. Таблица значений.

Каждому виду технологии неразрушающего контроля прочности соответствует определенный рекомендованный диапазон прочности на сжатие. Максимальный диапазон измерения прочности регламентируется результатами, полученными эмпирически и производителями средств измерения. Для удобства выбора вида испытаний, сводим диапазоны и погрешности измерений в таблицу.

Табл.1

50-500

Нет данных

50
Пластическая деформация30-40
Ударный импульс50-150050
Отрыв диска50-600
Отрыв скалыванием50-1000
Скалывание ребра100-700
Ультразвуковое исследование100-40030-50

Примечание. Прочность бетона определяют на участках поверхности соответствующей площади, не имеющих видимых повреждений и аморфных отслоений, при плюсовой температуре окружающего воздуха.

Заключение

Частным покупателям сооружений и застройщикам малоэтажных зданий, которые решают задачу определения прочности новой или старой бетонной конструкции, можно рекомендовать использование следующих недорогих методик: пластическая деформация или упругий отскок.

Простота данных технологий позволяет провести измерения своими силами. Цена вопроса заключается в стоимости инструмента: молоток Кашкарова или склерометр Шмидта. На данный момент времени цена молотка Кашкарова в среднем составляет 2 500-2 700 рублей, а стоимость аренды склерометра Шмидта 400-500 рублей в сутки.

Таблицы для определения прочности методами пластической деформации или упругого отскока можно найти в интернете бесплатно.

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.

Испытание бетона на прочность: разрушающие и неразрушающие методы проверки

Товары

Услуги

Полезная информация

  • Главная ::
  • Статьи по неразрушающему контролю ::
  • Твердомеры Proceq ::
  • Неразрушающий контроль бетона ::
  • Методы и приборы неразрушающего контроля бетона

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.

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.

МетодОписаниеПлюсыМинусы
Метод отрыва со скалываниемОценка 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 ребраИзмерение 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 дисковРегистрация 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.

МетодОписаниеПлюсыМинусы
Ударного импульсаРегистрация 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 отскокаИзмерение 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 деформацииИзмерение 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 методИзмерение 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. Электроме¬ханический преобразователь превращает механическую энергию удара в эле¬ктрический импульс. Результаты выдаются в единицах измерения прочности на сжатие.

К достоинствам метода относят оперативность, низкие тру¬дозатраты, отсутствие сложных вычислений, слабую за¬висимость 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

Ультразвуковой томограф А1040 MIRAУльтразвуковой дефектоскоп А1220 МонолитУльтразвуковой тестер UK1401Измеритель прочности бетона УКС-МГ4Ультразвуковой тестер бетона PunditУльтразвуковой индикатор прочности бетона БЕТОН-70

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 методаДиапазон применения*, МПаПогрешность измерения**
1Пластическая деформация5 . 50± 30 . 40%
2Упругий отскок5 . 50± 50%
3Ударный импульс10 . 70± 50%
4Отрыв5 . 60нет данных
5Отрыв со скалыванием5 . 100нет данных
6Скалывание ребра10 . 70нет данных
7Ультразвуковой10 . 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

Ссылка на основную публикацию