Проверка прочности бетона: методы определения и измерения

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.

Проверка прочности бетона: основные методы определения и измерения

Проверка прочности бетона – очень важный комплекс мероприятий, благодаря которым удается установить и проконтролировать самый важный показатель материала, от которого зависят надежность и долговечность конструкции, здания. Прочность – основная техническая характеристика бетона, учитываемая в проектировании, расчетах в создании изделий, строительстве сооружений разного типа.

Прочность бетона обозначается маркой – буквой М и цифрой, которая отображает максимальный вес в килограммах на квадратный сантиметр, который может выдержать проверяемая смесь после полного затвердевания. Также прочность может выражаться в классе – буква В и цифры, отображающие максимальное давление сжатия, выдерживаемое материалом без каких-либо разрушений.

Определение прочности бетона по марке и классу осуществляется в четком соответствии с нормативными документами – ГОСТами 22690-88, 28570, а также 18105-2010 и 10180-2010. Эти нормы регламентируют порядок и методику проведения испытаний и исследований, правила обработки результатов. Выполнять проверки могут лишь сертифицированные организации с выдачей соответствующих документов.

Что влияет на прочность

Прежде, чем изучать методы определения прочности бетона, необходимо разобраться с тем, что влияет на данный показатель и какие факторы могут негативно сказаться на характеристиках застывшего камня. Также следует помнить о том, что затвердевшая на строительном объекте бетонная смесь может демонстрировать совершенные иные свойства в лабораторных условиях.

При условии использования цемента идентичного качества, наполнителей с теми же техническими характеристиками, на прочность бетона могут влиять факторы, не имеющие отношения к самому материалу.

Что влияет на прочность бетона:

  • Условия и длительность транспортировки смеси (если раствор готовится не на строительной площадке, а на заводе).
  • Метод укладки бетона в опалубку.
  • Форма и размеры конструкции.
  • Окружающая среда – уровень влажности, температура воздуха на протяжении всего времени твердения раствора.
  • Вид напряженного состояния.
  • Правильность ухода за застывающим монолитом после заливки.

Как правило, качество смеси значительно ухудшается и характеристики понижаются в случаях невыполнения норм и правил работы с бетоном.

Основные нарушения технологии, понижающие прочность:

  • Осуществление доставки замешанной смеси не в миксере.
  • Превышение допустимого значения времени в пути.
  • Отсутствие уплотнения трамбовками/вибраторами при заливке раствора.
  • Очень низкая/высокая температура воздуха при выполнении работ, ветер или дождь.
  • Отсутствие оптимальных условий твердения после заливки в опалубку.

В результате неправильной транспортировки, несоблюдения условий выполнения работ бетонная смесь может схватываться и расслаиваться, терять подвижность. При отсутствии уплотнения в толще камня остаются воздушные пузыри, понижающие качество. При окружающей температуре +10-25 градусов и высокой влажности в течение 7-15 суток после заливки бетон набирает 70% проектной прочности. В противном случае сроки затягиваются, монолит может деформироваться, демонстрировать более низкую прочность.

Для проверки бетона на прочность и соответствие проектным характеристикам используют самые разные методы и способы. В их число входят лабораторные испытания образцов, косвенные и неразрушающие прямые методы и т.д.

Какие факторы могут влиять на погрешность исследований:

  • Дефекты поверхности камня.
  • Неравномерность состава раствора.
  • Влажность материала.
  • Армирование бетонного монолита.
  • Промасливание, коррозия, карбонизация слоя внешнего.
  • Неисправности в работе приборов для исследования – слабый заряд аккумулятора, выход из строя деталей и т.д.

Наиболее информативной считается проверка бетона методом изъятия образцов из толщи монолита и последующее их исследование. В таком случае удается исключить ошибки, но вот трудоемкость и дороговизна метода не способствуют его популярности.

Чаще всего бетон на прочность проверяют с применением приборов для измерения характеристик, находящихся в прямой зависимости с прочностью – усилие на скол/отрыв, твердость, длина волны и т.д. Далее для вычислений используют специальные формулы.

Требования к проверке

Большинство заказчиков предпочитают выполнять проверку с применением неразрушающих методов контроля прочности бетона. Есть специальные приборы, позволяющие быстро и эффективно определить нужные показатели без сверления, вырубки образцов, бурения и т.д.

Читайте также:  Проекты домов 8 на 8 из газобетона: 8х8 с мансардой, двухэтажный

Любое измерение прочности бетона предполагает три основных показателя: стоимость оборудования, точность полученных результатов, трудоемкость реализации. Самыми дорогими считаются испытания кернов с использованием лабораторного пресса, а также отрыв со сколом. Менее затратные методы ультразвука, упругого отскока, пластических деформаций, ударного импульса. Их советуют применять лишь после определения градуировочной зависимости выбранной косвенной характеристики с фактической прочностью.

Нужно помнить, что параметры раствора могут сильно отличаться от тех, на которых основывается градуировочная зависимость. Для определения достоверной прочности бетонного камня на сжатие осуществляют обязательную проверку кубиков на прессе либо определяют усилие на отрыв со сколом. При отказе от данной операции могут быть выявлены существенные погрешности в контроле и оценке уровня прочности (от 15% до 75%).

Как определить прочность бетона

Определение прочности бетона осуществляется с применением трех основных методов испытаний: разрушающие, а также неразрушающие косвенные и прямые. Все они дают возможность с разной долей точности осуществлять контроль и оценивать фактическую прочность бетонного камня в условиях лаборатории, на строительных площадках либо в уже готовых конструкциях.

Разрушающие методы

Этот метод достаточно трудоемок: из готовой (уже залитой и полностью набравшей прочность) конструкции вырубывают/выпиливают образцы, которые потом подвергают разрушению на прессе. После завершения каждого испытания фиксируют полученные значения максимальных усилий на сжатие, реализуют статистическую обработку.

Метод гарантирует объективность полученных результатов, но часто не подходит для конкретных условий из-за трудоемкости, дороговизны, локальных дефектов в конструкции/здании. В условиях производства бетон исследуют на сериях образцов, которые были приготовлены из рабочей бетонной смеси по ГОСТу 10180-2012. Цилиндры или кубики выдерживают в максимально приближенных к реальным условиях, потом подвергают испытаниям на прессе.

Неразрушающие прямые

Эта группа методов предполагает проведение испытаний материала без необходимости повреждать конструкцию. Механическое взаимодействие прибора и поверхности проходят при простом отрыве, при отрыве со сколом, в процессе скалывания ребра.

В процессе испытаний отрывом на поверхность камня клеят стальной диск на эпоксидный состав. Потом специальным инструментом его отрывают вместе с куском конструкции (для этого используют приборы ПИВ, ГПНВ-5, ПОС-50МГ4). Полученное усилие переводят в искомый показатель по специальным формулам.

При отрыве со сколом сам прибор прикрепляют не к диску, а непосредственно в полость бетона. Бурят шпуры, в них монтируют лепестковые анкеры, потом часть материала извлекают с фиксацией разрушающего усилия. Чтобы определить марочный показатель, используют специальные переводные коэффициенты.

Скалывание ребра используют в работе с конструкциями, обладающими внешними углами – перекрытия, балки, колонны и другие. Прибор (чаще всего это ГПНС-4) крепят к одному из выступающих сегментов анкером и дюбелем, потом плавно нагружают. Когда происходит разрушение, усилие и глубину скола фиксируют. Потом прочность определяют в соответствии со значениями формулы (в ней обязательно учитывается величина наполнителя в растворе).

Неразрушающие косвенные методы

Данные способы не предполагают внедрение каких-либо приборов в само тело бетонного камня, монтажа анкеров либо других трудоемких операций. К данной группе методов относят: методы упругого отскока и ударного импульса, а также исследование ультразвуком и способ пластической деформации.

Ультразвуковой метод измерения прочности бетона предполагает сравнение скорости прохождения продольных волн в готовом монолите с эталонным образцом. Прибор для измерений УГВ-1 кладут на ровную поверхность без деформаций и прозванивают участки в четком соответствии с программой испытаний. Все полученные данные обрабатывают, не принимая во внимание выпадающие значения.

Определение прочности бетона способом ударного импульса предполагает применение энергии удара бойка из металла в виде сферы о поверхность бетонного монолита. Магнитострикционное или пьезоэлектрическое устройство энергию удара преобразует в электрический импульс, время и амплитуда которого имеют функциональную связь с уровнем прочности бетона.

До того, как проверить класс и марку бетона данным методом, необходимо приобрести прибор для испытаний. Он достаточно прост в применении, компактный, результаты выдает уже в готовом виде – используются единицы измерений нужного показателя.

Для определения прочности бетона с использованием обратного отскока понадобится склерометр – специальный прибор для фиксации обратного движения бойка после совершения удара о поверхность бетона или прижатой к ней пластины из металла. Так определяют твердость материала, которая напрямую связана с его прочностью.

Метод пластических деформаций измеряет размеры следа на бетоне после удара металлическим шариком. Полученные значения сравнивают с эталонным образцом. Метод существует достаточно давно, чаще всего для его реализации применяют молоток Кашкарова: в его корпус вставляют сменный стержень из стали с известными и зафиксированными характеристиками.

На поверхность монолита наносят целую серию ударов. Потом прочность определяют в соответствии с соотношением диаметров полученных отпечатков на бетоне и стержне.

Заключение

С целью контроля и оценки уровня прочности бетона лучше всего использовать неразрушающие методы исследований. Они являются более доступными в плане цены и трудоемкости в сравнении с испытанием образцов в условиях лаборатории.

Чтобы показатели были достоверными, важно строить градуировочные зависимости приборов, использовать правильные таблицы и устранять все факторы, которые могут в той или иной мере исказить результаты выполненных измерений.

Определение прочности бетона

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.

Популярные товары

Электронный склерометр ОНИКС-2.5 предназначен для оперативного измерения прочности и однородности бетона методом ударного импульса по ГОСТ 22690. Прибор широко .

Электронный склерометр ОНИКС-2.6 предназначен для контроля прочности бетона и однородности бетона методом ударного импульса по ГОСТ 22690 и других материалов пр.

Наиболее функционально насыщенная версия ультразвукового прибора. Содержит полностью цифровой тракт с функцией визуализации принимаемого сигнала. Прибор незамен.

Проверка прочности бетона: основные методы определения и измерения

Проверка прочности бетона – очень важный комплекс мероприятий, благодаря которым удается установить и проконтролировать самый важный показатель материала, от которого зависят надежность и долговечность конструкции, здания. Прочность – основная техническая характеристика бетона, учитываемая в проектировании, расчетах в создании изделий, строительстве сооружений разного типа.

Прочность бетона обозначается маркой – буквой М и цифрой, которая отображает максимальный вес в килограммах на квадратный сантиметр, который может выдержать проверяемая смесь после полного затвердевания. Также прочность может выражаться в классе – буква В и цифры, отображающие максимальное давление сжатия, выдерживаемое материалом без каких-либо разрушений.

Определение прочности бетона по марке и классу осуществляется в четком соответствии с нормативными документами – ГОСТами 22690-88, 28570, а также 18105-2010 и 10180-2010. Эти нормы регламентируют порядок и методику проведения испытаний и исследований, правила обработки результатов. Выполнять проверки могут лишь сертифицированные организации с выдачей соответствующих документов.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Что влияет на прочность

Прежде, чем изучать методы определения прочности бетона, необходимо разобраться с тем, что влияет на данный показатель и какие факторы могут негативно сказаться на характеристиках застывшего камня. Также следует помнить о том, что затвердевшая на строительном объекте бетонная смесь может демонстрировать совершенные иные свойства в лабораторных условиях.

При условии использования цемента идентичного качества, наполнителей с теми же техническими характеристиками, на прочность бетона могут влиять факторы, не имеющие отношения к самому материалу.

Что влияет на прочность бетона:

Условия и длительность транспортировки смеси (если раствор готовится не на строительной площадке, а на заводе).
Метод укладки бетона в опалубку.
Форма и размеры конструкции.
Окружающая среда – уровень влажности, температура воздуха на протяжении всего времени твердения раствора.
Вид напряженного состояния.
Правильность ухода за застывающим монолитом после заливки.

Как правило, качество смеси значительно ухудшается и характеристики понижаются в случаях невыполнения норм и правил работы с бетоном.

Основные нарушения технологии, понижающие прочность:

Осуществление доставки замешанной смеси не в миксере.
Превышение допустимого значения времени в пути.
Отсутствие уплотнения трамбовками/вибраторами при заливке раствора.
Очень низкая/высокая температура воздуха при выполнении работ, ветер или дождь.
Отсутствие оптимальных условий твердения после заливки в опалубку.

В результате неправильной транспортировки, несоблюдения условий выполнения работ бетонная смесь может схватываться и расслаиваться, терять подвижность. При отсутствии уплотнения в толще камня остаются воздушные пузыри, понижающие качество. При окружающей температуре +10-25 градусов и высокой влажности в течение 7-15 суток после заливки бетон набирает 70% проектной прочности. В противном случае сроки затягиваются, монолит может деформироваться, демонстрировать более низкую прочность.

Читайте также:  Арт бетон - декоративная штукатурка своими руками

На заводах железобетонных изделий часто используют пропаривание либо автоклавную обработку конструкций для уменьшения срока набора прочности бетоном. Данный процесс обычно занимает 8-12 часов, но в условиях строительной площадки такой метод реализовать не удастся.

Для проверки бетона на прочность и соответствие проектным характеристикам используют самые разные методы и способы. В их число входят лабораторные испытания образцов, косвенные и неразрушающие прямые методы и т.д.

Какие факторы могут влиять на погрешность исследований:

Дефекты поверхности камня.
Неравномерность состава раствора.
Влажность материала.
Армирование бетонного монолита.
Промасливание, коррозия, карбонизация слоя внешнего.
Неисправности в работе приборов для исследования – слабый заряд аккумулятора, выход из строя деталей и т.д.

Наиболее информативной считается проверка бетона методом изъятия образцов из толщи монолита и последующее их исследование. В таком случае удается исключить ошибки, но вот трудоемкость и дороговизна метода не способствуют его популярности.

Чаще всего бетон на прочность проверяют с применением приборов для измерения характеристик, находящихся в прямой зависимости с прочностью – усилие на скол/отрыв, твердость, длина волны и т.д. Далее для вычислений используют специальные формулы.

Требования к проверке

Большинство заказчиков предпочитают выполнять проверку с применением неразрушающих методов контроля прочности бетона. Есть специальные приборы, позволяющие быстро и эффективно определить нужные показатели без сверления, вырубки образцов, бурения и т.д.

Любое измерение прочности бетона предполагает три основных показателя: стоимость оборудования, точность полученных результатов, трудоемкость реализации. Самыми дорогими считаются испытания кернов с использованием лабораторного пресса, а также отрыв со сколом. Менее затратные методы ультразвука, упругого отскока, пластических деформаций, ударного импульса. Их советуют применять лишь после определения градуировочной зависимости выбранной косвенной характеристики с фактической прочностью.

Нужно помнить, что параметры раствора могут сильно отличаться от тех, на которых основывается градуировочная зависимость. Для определения достоверной прочности бетонного камня на сжатие осуществляют обязательную проверку кубиков на прессе либо определяют усилие на отрыв со сколом. При отказе от данной операции могут быть выявлены существенные погрешности в контроле и оценке уровня прочности (от 15% до 75%).

Косвенные способы лучше всего применять для оценки технического состояния конструкции при необходимости найти зоны неоднородности материала. В таком случае правилами контроля допускается использование неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона

Определение прочности бетона осуществляется с применением трех основных методов испытаний: разрушающие, а также неразрушающие косвенные и прямые. Все они дают возможность с разной долей точности осуществлять контроль и оценивать фактическую прочность бетонного камня в условиях лаборатории, на строительных площадках либо в уже готовых конструкциях.

Разрушающие методы

Этот метод достаточно трудоемок: из готовой (уже залитой и полностью набравшей прочность) конструкции вырубывают/выпиливают образцы, которые потом подвергают разрушению на прессе. После завершения каждого испытания фиксируют полученные значения максимальных усилий на сжатие, реализуют статистическую обработку.

Метод гарантирует объективность полученных результатов, но часто не подходит для конкретных условий из-за трудоемкости, дороговизны, локальных дефектов в конструкции/здании. В условиях производства бетон исследуют на сериях образцов, которые были приготовлены из рабочей бетонной смеси по ГОСТу 10180-2012. Цилиндры или кубики выдерживают в максимально приближенных к реальным условиях, потом подвергают испытаниям на прессе.

Неразрушающие прямые

Эта группа методов предполагает проведение испытаний материала без необходимости повреждать конструкцию. Механическое взаимодействие прибора и поверхности проходят при простом отрыве, при отрыве со сколом, в процессе скалывания ребра.

В процессе испытаний отрывом на поверхность камня клеят стальной диск на эпоксидный состав. Потом специальным инструментом его отрывают вместе с куском конструкции (для этого используют приборы ПИВ, ГПНВ-5, ПОС-50МГ4). Полученное усилие переводят в искомый показатель по специальным формулам.

При отрыве со сколом сам прибор прикрепляют не к диску, а непосредственно в полость бетона. Бурят шпуры, в них монтируют лепестковые анкеры, потом часть материала извлекают с фиксацией разрушающего усилия. Чтобы определить марочный показатель, используют специальные переводные коэффициенты.

Скалывание ребра используют в работе с конструкциями, обладающими внешними углами – перекрытия, балки, колонны и другие. Прибор (чаще всего это ГПНС-4) крепят к одному из выступающих сегментов анкером и дюбелем, потом плавно нагружают. Когда происходит разрушение, усилие и глубину скола фиксируют. Потом прочность определяют в соответствии со значениями формулы (в ней обязательно учитывается величина наполнителя в растворе).

Неразрушающие косвенные методы

Данные способы не предполагают внедрение каких-либо приборов в само тело бетонного камня, монтажа анкеров либо других трудоемких операций. К данной группе методов относят: методы упругого отскока и ударного импульса, а также исследование ультразвуком и способ пластической деформации.

Ультразвуковой метод измерения прочности бетона предполагает сравнение скорости прохождения продольных волн в готовом монолите с эталонным образцом. Прибор для измерений УГВ-1 кладут на ровную поверхность без деформаций и прозванивают участки в четком соответствии с программой испытаний. Все полученные данные обрабатывают, не принимая во внимание выпадающие значения.

Все современные приборы имеют электронные базы для проведения первичных расчетов. При условии соблюдения всех правил и норм по ГОСТу 17624-2012 погрешность при данном типе исследований не должна превышать 5%.

Определение прочности бетона способом ударного импульса предполагает применение энергии удара бойка из металла в виде сферы о поверхность бетонного монолита. Магнитострикционное или пьезоэлектрическое устройство энергию удара преобразует в электрический импульс, время и амплитуда которого имеют функциональную связь с уровнем прочности бетона.

До того, как проверить класс и марку бетона данным методом, необходимо приобрести прибор для испытаний. Он достаточно прост в применении, компактный, результаты выдает уже в готовом виде – используются единицы измерений нужного показателя.

Для определения прочности бетона с использованием обратного отскока понадобится склерометр – специальный прибор для фиксации обратного движения бойка после совершения удара о поверхность бетона или прижатой к ней пластины из металла. Так определяют твердость материала, которая напрямую связана с его прочностью.

Метод пластических деформаций измеряет размеры следа на бетоне после удара металлическим шариком. Полученные значения сравнивают с эталонным образцом. Метод существует достаточно давно, чаще всего для его реализации применяют молоток Кашкарова: в его корпус вставляют сменный стержень из стали с известными и зафиксированными характеристиками.

На поверхность монолита наносят целую серию ударов. Потом прочность определяют в соответствии с соотношением диаметров полученных отпечатков на бетоне и стержне.

Заключение

С целью контроля и оценки уровня прочности бетона лучше всего использовать неразрушающие методы исследований. Они являются более доступными в плане цены и трудоемкости в сравнении с испытанием образцов в условиях лаборатории.

Чтобы показатели были достоверными, важно строить градуировочные зависимости приборов, использовать правильные таблицы и устранять все факторы, которые могут в той или иной мере исказить результаты выполненных измерений.

Проверка прочности бетона: методы определения и измерения

Товары

Услуги

Полезная информация

  • Главная ::
  • Статьи по неразрушающему контролю ::
  • Полезная информация ::
  • Статьи по неразрушающему контролю ::
  • 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.
Читайте также:  Размер газоблока для строительства дома: стандарт, для перегородок


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

Проверка прочности бетона: методы определения и измерения

Испытания проводят при положительной температуре бетона.

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

В основном применяются методы неразрушающего контроля. При этом большая часть работ выполняется косвенными методами.

Среди них наиболее распространенными на сегодняшний день – ультразвуковой метод по ГОСТ 17624-2012, методы ударного импульса и упругого отскока по ГОСТ 22690-88. Но при использовании указанных методов редко соблюдаются требования стандартов по построению частных градуировочных зависимостей.

Ширина раскрытия трещин в железобетонных конструкциях определяется при помощи щупов или других инструментов, обеспечивающих точность измерений не ниже 0,01 мм, например, лупы с масштабными делениями.

Наиболее простой прибор для проведения испытания прочности бетона — шариковый молоток Физделя.

Склерометры — приборы для определения твёрдости материалов.

Сравнительно удобны пружинные молотки, которые вдавливают шарик в бетон с помощью предварительно сжатой пружины. При спуске пружины специальный боек ударяет по бетону. По диаметру отпечатка судят о прочности бетона. Специально оттарированная пружина обеспечивает постоянство силы удара, что повышает точность испытания. Однако в переносных небольших по размерам приборах трудно с помощью пружины обеспечить значительную силу удара, что затрудняет испытание высокопрочных бетонов.

К третьей группе относят приборы, основанные на принципе упругого отскока В этих приборах измеряют высоту упругого бойка, падающего с постоянной высоты. Ударная твердость бетона связана с его прочностью; с повышением прочности возрастают ударная твердость и характеризующая ее высота упругого отскока.
Известно очень много приборов, основанных на этом принципе.

На практике наибольшее распространение получили методы вдавливания шарика и упругого отскока, позволяющие измерять прочность бетона с точностью до 15 . 20 %. Точность может быть повышена при использовании тарировочных кривых, построенных для бетона данного состава и при строго определенных условиях изготовления и испытания изделий и конструкций.

Более полная оценка получается при измерении высоты упругого отскока, так как на его величину влияют не только поверхность, но в определенной мере и внутренние слои бетона. При применении метода выдергивания результаты испытания определяются в основном свойствами внутренних слоев бетона.

Наибольшее распространение в СССР для определения прочности бетона получили эталонный молоток К.П. Кашкарова и дисковый прибор ДПГ-4. Достаточно надежным является и прибор, основанный на статическом вдавливании штампа в бетон, разработанный Г.К. Хайдуковым, А.И. Годером и P. M. Рачевским.

Твердость бетона можно определить также путем измерения упругого отскока ударника. Определение прочности бетона методом упругого отскока осуществляется с помощью молотка Шмидта, прибора Центральной экспериментальной базы ЦНИИСК и маятникового прибора В.В. Царицына, И.Е. Карниловича и Я.Э. Осадчука.

Молоток Шмидта – прибор, наиболее распространённым за рубежом. Имеется выраженная тенденция к росту его популярности в России.

Оперативно, просто и с высокой точностью проверить прочность бетона можно обыкновенным молоточек весом 400-600 гр, как на картинке с круглым бойком и ручкой длиной около 50 см.
Наносится удар средней силы молотком непосредственно по поверхности бетона не ранее 7 суточной выдержки. По следу оставленному молотком определяется примерная прочность бетона и возможные дефекты.
Важно

Удар должен быть «звонким». Если удар «глухой» то значит возможны пустоты или крупные раковины. В этом случае этот участок следует проверить более тщательно с помощью приборов.

Ультразвуковое обследование бетона

Ультразвуковой метод применяют для определения прочности бетона в установленном проектной документацией промежуточном и проектном (как правило, 28-суточном) возрасте и возрасте, превышающем проектный при обследовании конструкций.

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят методами сквозного или поверхностного прозвучивания. Определение прочности бетона монолитных конструкций проводят методом поверхностного прозвучивания.
Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям косвенного показателя от прочности бетона.
Прочность бетона определяют на участках конструкций, не имеющих видимых повреждении (отслоения защитного слоя, трещин, каверн и др.).
Испытания ультразвуковым методом проводят при положительной температуре бетона. Допускается проводить испытания конструкций ультразвуковым методом при отрицательной температуре бетона при условии, что участки, выбранные для построения градуировочной зависимости, предварительно испытывают ультразвуковым методом, а затем отогревают до температуры не ниже 0 °С на глубине 50 мм и испытывают методом отрыва со скалыванием или отбирают образцы для последующего испытания при положительной температуре.

Ультразвуковой метод определении прочности бетона: нepазрушающий метод определения прочности бетона, основанный на зависимости косвенной характеристики (показания прибора) от прочности бетона
косвенная характеристика прочности (косвенный показатель):
Скорость, время распространения ультразвука или другое показание прибора при измерении прочности бетона.
градуировочная зависимость: Графическая или аналитическая зависимость, связывающая косвенный показатель с прочностью бетона.
база прозвучивании: Расстояние между центрами рабочих поверхностей ультразвуковых преобразователей (излучателя и приемника), установленных на одну и ту же поверхность конструкции при поверхностном прозвучивании, и между центрами рабочих поверхностей преобразователей при сквозном прозвучивании.
коэффициент совпадении: Коэффициент, используемый для корректировки ранее построенной или универсальной градуировочной зависимости.

ГОСТ 17624-2012 “Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности”

Настоящий стандарт распространяется на конструкционные тяжелые и легкие бетоны монолитных и сборных бетонных и железобетонных изделий, конструкций и сооружений (далее – конструкции) и устанавливает ультразвуковой импульсный метод (далее – ультразвуковой метод) определения прочности бетона на сжатие. Контроль и оценку прочности бетона конструкций проводят по ГОСТ 18105.

ГОСТ 24332-88 “Кирпич и камни силикатные. Ультразвуковой метод определения прочности при сжатии”.

Добавить комментарий