Прямые методы контроля прочности бетона реферат

Обновлено: 02.05.2024

Неразрушающий контроль бетона – это группа методов испытаний материала, благодаря которым можно определить его технические характеристики без нарушения целостности и явных деформаций. Определение прочности бетонного монолита является обязательным условием контроля качества бетонных и ЖБ изделий/конструкций в процессе производства.

Неразрушающий контроль прочности бетона дает возможность выявить все самые важные значения, напрямую влияющие на эксплуатационные характеристики монолита и безопасность, длительность службы изделий. На прочность бетонного монолита влияет множество факторов – таких, как качество и пропорции компонентов, соблюдение технологии производства смеси, условия заливки, правильность сушки и т.д.

По прочности бетона устанавливается его марка – к примеру, марка М400 может выдержать максимальную нагрузку в районе 400 кг/см2, марка М500 – 500 кг/см2 и т.д.

Обычно испытание бетона на прочность предполагает приложение к застывшему материалу контрольной нагрузки, которая направлена на разрушение целостности структуры. Таким образом определяют, какие максимальные значения нагрузок способен выдержать бетон, для каких условий подходит, в каких конструкциях может использоваться.

Разрушающие методы предполагают отбор проб бетона с обследуемого монолита или приготовление из жидкой смеси контрольных образцов, а потом их разрушение. Кроме того, существуют неразрушающие методы, которые не предусматривают деформации и явной порчи структуры материала.

При определении прочности бетона используют разнообразные приборы, специальные инструменты, таблицы данных и т.д. Благодаря этому удается получать точную информацию и достоверные результаты исследований.

Неразрушающие технологии контроля прочности бетона

Испытание бетона неразрушающим методом предполагает оценку состояния бетонных конструкций через анализ различных факторов, что влияют на прочность, диаметр арматуры, толщину защитного слоя, влажность, теплопроводность, адгезию и т.д. Особенно актуален данный тип исследований в случаях, когда не известны характеристики бетонного монолита и арматуры, а вот объемы контроля большие.

Указанная группа методов позволяет выполнять исследования как в условиях лаборатории, так и непосредственно на строительной площадке и даже в процессе эксплуатации.

Сохранение целостности конструкции, которая проверяется.
Возможность избежать необходимости организовывать лабораторную оценку непосредственно на строительном объекте.
Полное сохранение эксплуатационных свойств зданий и сооружений.
Достаточно широкая сфера применения.

Несмотря на то, что методов и способов исследования жидкого и застывшего бетона очень много, характеристик также немало, основным свойством и показателем является прочность. Именно от прочности зависят сфера применения и условия эксплуатации, надежность и долговечность конструкции. Так, например, если бетон будет морозостойким и пластичным при заливке, с лучшими разноплановыми характеристиками, но недостаточно прочным для выдерживания проектных нагрузок, здание просто обрушится.

Прочность – определяющий фактор бетона и проверять ее нужно очень тщательно. Все испытания проводят на базе ГОСТов: 22690-2015, 17624-2012 (процедура обследований), 18105-2010 (описаны общие правила проверки). Использование неразрушающих методов предполагает применение механических способов (вдавливание, скол, отрыв, удар) и ультразвукового исследования.

Исследование неразрушающего контроля бетона осуществляется по графику, обязательно в установленном проектом возрасте или же по необходимости. Благодаря исследованиям удается оценить отпускную/распалубочную прочность, сравнить полученные реальные показатели свойств материала с паспортными.

Местные разрушения условно относятся к неразрушающим методам. Их главный плюс – достоверность и точность результатов. Испытания регламентирует ГОСТ 22690-2015.

Главные недостатки местных разрушений для измерения прочности бетона – необходимость рассчитывать глубину пролегания арматуры, высокая трудоемкость, частичное повреждение поверхности монолита, что может (пусть и несущественно) влиять на эксплуатационные свойства.

Методы ударно-импульсного воздействия более производительны, но проверяют лишь верхний слой бетона толщиной в 25-30 миллиметров, поэтому их применение ограничено. Поверхность нужно зачистить, удалить поврежденный слой, привести градуированные зависимости приборов в полное соответствие с фактической прочностью монолита по результатам испытаний в прессе контрольных партий.

Для измерения прочности бетона часто используют метод ударного импульса – наиболее распространенный вариант, который дает возможность выявить класс бетона, выполняя исследования под различными углами к поверхности, с учетом упругости и пластичности материала.

Боек со сферическим ударником благодаря пружине ударяется о поверхность бетона, при этом энергия удара тратится на его деформацию, появляется лунка (пластические деформации) и реактивная сила (упругие деформации).

Электромеханический преобразователь механическую энергию выполненного удара превращает в электрический импульс, реальные результаты получают в единицах определения прочности на сжатие. Для исследований используют молоток Шмидта.

Преимущества метода: простота, компактное оборудование, возможность установить класс материала, недостатки – низкая точность из-за определения прочности слоя до 5 сантиметров.

В испытаниях используют склерометры – специальные пружинные молотки со сферическими штампами. За счет системы пружин реализуется свободный отскок после удара. Фиксация пути ударника при отскоке осуществляется по шкале со стрелкой.
Прочность материала определяют по градуированным кривым, учитывающим положение молотка, ведь величина отскока напрямую зависит от направления.
Средний показатель исследований считают по данным 5-10 выполненных измерений, между местами ударов расстояние должно быть равно минимум 3 сантиметрам.
Диапазон измерений методов – 5-50 МПа, используются специальные приборы.
Главные преимущества: простота/скорость исследований, возможность оценить прочность густоармированных изделий. Недостатки: определение прочности бетона реализуется в поверхностном слое глубиной 2-3 сантиметра, проверки нужно делать часто и много.

Проверка прочности бетона методом пластической деформации – самый дешевый способ, определяющий твердость поверхности бетона измерением следа, оставленного стальным стержнем/шариком, что встроен в молоток. Молоток располагают в перпендикулярной плоскости поверхности монолита, делают пару ударов. Отпечатки на бетоне и бойке измеряют. Полученные данные фиксируют, ищут среднее значение, по полученному соотношению размеров отпечатков определяют характеристики бетонной поверхности.

Прибор для исследований способом пластических деформаций работает на вдавливании штампа ударом или статическим давлением. Редко применяют устройства статических давлений, чаще используются приборы ударного действия (пружинные/ручные молотки, маятниковые устройства с дисковым/шариковым штампом).

Выдвигаются такие требования: диаметр шарика минимум 1 сантиметр, твердость стали штампов хотя бы HRC60, диск толщиной минимум 1 миллиметр, энергия удара 125 Н и более. Метод простой, подходит для густоармированных конструкций, быстрый, но используется для определения прочности бетона марки максимум М500.

Кроме того, есть и другие методы неразрушающего контроля – инфракрасные, акустические, вибрационные, способ электрического потенциала и т.д. Но они используются реже, базовыми считаются ударный импульс, отрыв со скалыванием, ультразвук.

Самым сложным считается контроль конструкций, на которые воздействуют агрессивные среды (химические в виде кислот, солей, масел, термические в формате высоких/низких температур, атмосферные – карбонизация верхнего слоя).

При проведении обследования простукиванием и визуально, смачиванием раствором фенолфталеина ищут слой с нарушенной структурой, удаляют его на участке для контроля, зачищают наждачной бумагой. Потом определяют прочность способами отбора образцов или местных разрушений. В случае использования ультразвуковых и ударно-импульсных приборов шероховатость поверхности монолита должна быть максимум Ra 25.

Испытание бетона методом неразрушающего контроля ГОСТ 17624-2012

Ультразвуковой метод проверки прочности бетона заключается в регистрации скорости прохождения волн сквозь монолит. Есть сквозное ультразвуковое прозвучивание с установкой датчиков с разных сторон касательно тестируемого образца, а также поверхностное с креплением датчиков по одной стороне. Метод сквозной дает возможность контролировать прочность не только поверхностных, но и глубоких слоев конструкции.

Ультразвуковые приборы контроля используют для дефектоскопии, проверки качества бетонирования, выявления глубины залегания арматуры в бетоне и самого монолита. Устройства дают возможность многократно исследовать разные формы, осуществлять непрерывный контроль снижения/нарастания прочности.

На зависимость между марочной прочностью бетона и скоростью прохождения ультразвука влияют состав и объем наполнителя, расход вяжущего, метод приготовления бетонного раствора, степень его уплотнения. Главный недостаток метода – существенная погрешность в результатах исследования.

С учетом высокой скорости прохождения ультразвука в монолите материала (около 4500 м/с), градуировочная зависимость скорости волны и прочности бетона считается для каждого испытуемого состава предварительно. Использование двух градуированных зависимостей в отношении конкретного бетона и непонятного состава может дать большую ошибку.

Основной особенностью проверки прочности бетона неразрушающим ультразвуковым методом является возможность осуществлять массовые исследования изделий любой формы многократно, эффективно вести непрерывный контроль нарастания/снижения прочности конструкции в онлайн-режиме.

Виды испытаний: таблица значений

Каждая технология неразрушающего контроля прочности бетона предполагает свои диапазоны значений и рекомендованные значения прочности на сжатие. Максимальные значения измерений регламентируют полученными производителями приборов и эмпирическими результатами. Для более удобной интерпретации данных исследований диапазоны и погрешности сводятся в таблицах.

Прочность бетона обычно определяют на участках поверхности монолита нужной площади, на которых отсутствуют видимые повреждения и аморфные отслоения, температура окружающего воздуха должна быть плюсовой.

Заключение

Для определения прочности бетона актуально использование разнообразных неразрушающих методов, которые дают возможность быстро и без серьезных финансовых затрат проверить все нужные значения и не разрушать изделие/конструкцию. Наиболее актуальными методиками сегодня считаются упругий отскок и пластическая деформация.

Все затраты на проверку составляют стоимость покупки прибора. Для проведения вышеуказанных исследований применяют склерометр Шмидта или молоток Кашкарова. Стоимость данных приборов не очень высока, а аренда обходится и того меньше.

При выборе того или иного метода проверки прочности бетона нужно тщательно изучить особенности анализа и интерпретации результата, свести все значения в таблицы и определить искомые значения.

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.

При изготовлении бетонной смеси и производстве сборных конструкций на предприятиях, а также при бетонировании монолитных конструкций на строительных площадках необходимо осуществлять статистический контроль и приемку бетона с учетом его однородности по прочности (ГОСТ 18105-2010)..

- отпускная прочность - прочность бетона на сжатие в процентах от проектной, при которой бетонное или железобетонное изделие может быть отпущено потребителю;
- передаточная прочность - прочность бетона на сжатие в процентах от проектной для предварительно напряженного железобетонного изделия в момент передачи усилия натяжения арматуры с упоров формы или стенда на бетон изделия;
- прочность в промежуточном возрасте - прочность бетона в возрасте, установленном проектной документацией, например, при снятии опалубки, нагружении конструкций до достижения проектной прочности и т.д.
- проектная прочность - прочность бетона в проектном возрасте.

В случаях, когда нормированные значения отпускной или передаточной прочности бетона составляют 90 % и более от установленной для данного класса проектной прочности, контроль прочности в проектном возрасте не выполняют.

Контроль прочности бетона в зависимости от способа определения характеристик ее однородности проводят по одной из следующих схем:

схема А - определение характеристик однородности бетона по прочности, при которой используют не менее 30 единичных результатов испытаний, полученных при контроле предыдущих партий в анализируемом периоде;

схема Б - определение характеристик однородности бетона по прочности, при которой используют не менее 15 единичных результатов испытаний бетона в партии, подлежащей приемке, и предыдущих партиях;

схема В - определение характеристик однородности бетона по прочности, при котором используют данные текущего не- разрушающего контроля прочности бетона только одной партии конструкций.

При изготовлении единичных конструкций или в начальный период производства, когда невозможно получить число результатов испытаний, предусмотренных схемами А и Б или при проведении неразрушающего контроля прочности бетона без построения градуировочных зависимостей контроль прочности производят без учета характеристик ее однородности (схема Г).

Схемы А, Б и Г используют для контроля прочности бетонной смеси готовой к применению, А, Б, В и Г - сборных конструкций, В и Г - монолитных конструкций.

В качестве характеристик однородности бетона по прочности вычисляют коэффициенты вариации:

- средний V_m - для всех партий бетонной смеси и сборных конструкций за анализируемый период - при контроле по схеме А;
- скользящий V_c - средний для контролируемой и последних предыдущих партий - при контроле по схеме Б;
- текущий V_m - для текущей партии бетонной смеси и конструкций - при контроле по схеме В.

Контроль и оценку прочности бетона с учетом принятой схемы производят в последовательности, указанной в табл.2 Л 7, 2.17а.

Последовательность испытаний и расчетов при статистическом контроле и оценке прочности бетона из бетонных смесей и бетона _ сборных конструкций на предприятии-изготовителе_

Определяют фактическую прочность бетона R_m в каждой партии, изготовленной в анализируемом периоде.

Рассчитывают текущий коэффициент вариации прочности бетона V_m в каждой партии и средний коэффициент вариации прочности бетона V_m за анализируемый период.

Определяют требуемую прочность бетона R_T для контролируемого периода.

Проводят оценку прочности бетона каждой партии, изготовленной в контролируемом периоде.

Определяют фактическую прочность бетона R_m в контролируемой партии.

Рассчитывают текущий Vm и скользящий Vc коэффициенты вариации прочности бетона.

Определяют требуемую прочность бетона Я_тддя контролируемой партии.

Проводят оценку прочности бетона в контролируемой партии.

Определяют фактическую прочность R_m в контролируемой партии.

Рассчитывают текущий коэффициент вариации прочности бетона Vm в контролируемой партии.

Определяют требуемую прочность бетона R_T для контролируемой партии.

Определяют фактическую прочность бетона R_m в каждой партии, изготовленной в контролируемом периоде.

Определяют требуемую прочность бетона R_T.

Проводят оценку прочности бетона в контролируемой партии.

* Схему В используют при контроле прочности бетона сборных конструкций.

Последовательность испытаний и расчетов при статистическом контроле и оценке прочности бетона монолитных конструкций

Определяют неразрушающими методами фактическую среднюю прочность бетона R_m в контролируемой партии.

Рассчитывают текущий коэффициент вариации прочности бетона Vm в контролируемой партии.

Определяют фактический класс бетона по прочности В_ф .

Проводят оценку фактического класса бетона по прочности в контролируемой партии.

Определяют фактическую прочность бетона R_m в контролируемой партии.

Определяют фактический класс бетона по прочности В_ф в контролируемой партии.

Проводят оценку прочности бетона в контролируемой партии.

Статистическая оценка прочности бетона по результатам неразрушающего контроля применима в случаях, когда прочность определяется по градуировочной зависимости. При этом среднее квадратическое отклонение градуировочной зависимости S_T не должно превышать 15% от среднего значения прочности бетона испытанных образцов или участков конструкций, а коэффициент корреляции должен быть не менее 0.7.

Партию бетонной смеси и сборных конструкций изготавливают на протяжении не менее одной смены, а монолитных конструкций - одних суток из бетона одного состава при неизменной техноло- гии.Продолжительность изготовления партии должна быть не более одного месяца для бетонной смеси и одной недели для сборных и монолитных конструкций.

При контроле по схемам А и Б допускается объединять в одну партию бетонные смеси разного номинального состава и одного класса бетона по прочности, если номинальный коэффициент вариации прочности объединенных составов не превышает 13%, а разность между максимальными и минимальными его значениями не превышает 2%.Наиболыпая крупность заполнителя в объединенных составах может отличаться не более чем в два раза, а расход цемента - не более чем на 10% среднего значения.

Фактическую среднюю прочность бетона в партии R_m, МПа рассчитывают по формуле:

где Rj -единичное значение прочности; п - общее число единичных значений прочности бетона в партии.

За единичное значение прочности бетона принимают среднюю прочность серии образцов, изготовленных из одной пробы, а при контроле неразрушающими методами - среднюю прочность контролируемого участка конструкции или отдельной конструкции в целом.

Для каждой партии бетонной смеси или конструкции вычисляют среднеквадратическое отклонение S_m и текущий коэффициент вариации прочности бетона V_m. Для сборных конструкций в проектном возрасте V_m допускается принимать равной 85% коэффициента вариации отпускной прочности.

При количестве единичных значений прочности бетона () более шести, среднее квадратическое отклонение вычисляют по формуле:

Если число единичных значений прочности в партии от двух до шести, значения S_m вычисляют по формуле:

где W_m - размах единичных значений прочности бетона, определяемый как разность между максимальным и минимальным ее значениями, МПа, а - коэффициент, зависящий от числа единичных значений (п):

п: 2 3 4 5 6

а: 1,13 1,69 2,06 2,33 2,50

При статистическом контроле прочности бетона, определенной неразрушающими методами для расчетов среднего квадратического отклонения S, если за единичное значение принимают среднюю прочность бетона конструкции R_j применяют формулу:

где R - средняя прочность бетона в партии конструкций; п - число конструкций в партии; S„ - среднее квадратическое отклонение градуировочной зависимости; р - число контролированных участков в конструкции.

Текущий коэффициент вариации прочности бетона V_m в партии бетонной смеси или конструкции находят по формуле:

При контроле по схеме А среднее значение коэффициента вариации прочности V_m, а по схеме Б - скользящий коэффициент вариации прочности бетона за анализируемый период V_c рассчитывают по формуле:

где V_mi(с₍)~ коэффициенты вариации прочности бетона в каждой i-й партии; я, -число единичных значений прочности бетона в

каждой i-й партии; -общее число единичных значений проч-

ности бетона за анализируемый период.

Требуемую прочность бетона рассчитывают по формуле:

где В_норм - нормируемое значение класса бетона по прочности; К_Т - коэффициент требуемой прочности, принимаемый в зависимости от среднего коэффициента вариации V_m за анализируемый период или текущего коэффициента вариации прочности бетона контролируемой партии V_m по табл.2.18 при контроле соответственно по схемам А и В.

Значения коэффициента требуемой прочности К_т_

Средний коэффициент вариации прочности,

Значение коэффициента требуемой прочности К_т для бетона

всех видов (кроме плотных силикатных, ячеистых) и конструкций, (кроме массивных гидротехнических)

обследование монолитных железобетонных конструкций

Обследование монолитных железобетонных конструкций ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Методы и средства обследования монолитных железобетонных конструкций

Оценка технического состояния конструкций по внешним признакам производится на основе определения следующих факторов:

— геометрических размеров конструкций и их сечений;
— наличия трещин, отколов и разрушений;
— состояния защитных покрытий (лакокрасочных, штукатурок, защитных экранов и др.);
— прогибов и деформаций конструкций;
— нарушения сцепления арматуры с бетоном;
— наличия разрыва арматуры;
— состояния анкеровки продольной и поперечной арматуры;
— степени коррозии бетона и арматуры.

Определение и оценку состояния лакокрасочных покрытий железобетонных конструкций следует производить по методике, изложенной в ГОСТ 6992–68 . При этом фиксируются следующие основные виды повреждений: растрескивания и отслоения, которые характеризуются глубиной разрушения верхнего слоя (до грунтовки), пузыри и коррозионные очаги, характеризуемые размером очага (диаметром), мм. Площадь отдельных видов повреждений покрытия выражают ориентировочно в процентах по отношению ко всей окрашенной поверхности конструкции (элемента).

Эффективность защитных покрытий при воздействии на них агрессивной производственной среды определяется по состоянию бетона конструкций после удаления защитных покрытий.

В процессе визуальных обследований производится ориентировочная оценка прочности бетона. В этом случае можно использовать способ простукивания. Метод основан на простукивании поверхности конструкции молотком массой 0,4−0,8 кг непосредственно по очищенному растворному участку бетона или по зубилу, установленному перпендикулярно поверхности элемента. При этом для оценки прочности принимаются минимальные значения, полученные в результате не менее 10 ударов. Более звонкий звук при простукивании соответствует более прочному и плотному бетону.

При наличии увлажненных участков и поверхностных высолов на бетоне конструкций определяют величину этих участков и причину их появления.

Результаты визуального осмотра железобетонных конструкций фиксируют в виде карты дефектов, нанесенных на схематические планы или разрезы здания, или составляют таблицы дефектов с рекомендациями по классификации дефектов и повреждений с оценкой категории состояния конструкций.

Внешние признаки, характеризующие состояния железобетонных конструкций по четырем категориям состояний, приводятся в табл.

Оценка технического состояния строительных конструкций по внешним признакам дефектов и повреждений Оценка технического состояния железобетонных конструкций по внешним признакам.

Категория состояния конструкций.

Признаки состояния конструкций.

На поверхности бетона незащищенных конструкций видимых дефектов и повреждения нет или имеются небольшие отдельные выбоины, сколы, волосяные трещины (не более 0,1 мм). Антикоррозионная защита конструкций и закладных деталей не имеет нарушений. Поверхность арматуры при вскрытии чистая, коррозии арматуры нет, глубина нейтрализации бетона не превышает половины толщины защитного слоя. Ориентировочная прочность бетона не ниже проектной. Цвет бетона не изменен. Величина прогибов и ширина раскрытия трещин не превышают допустимую по нормам.

Антикоррозионная защита железобетонных элементов имеет частичные повреждения. На отдельных участках в местах малой величиной защитного слоя проступают следы коррозии распределительной арматуры или хомутов, коррозия рабочей арматуры отдельными точками и пятнами; потери сечения рабочей арматуры не более 5%; глубоких язв и пластинок ржавчины нет. Антикоррозионная защита закладных деталей не обнаружена. Глубина нейтрализации бетона не превышает толщины защитного слоя. Изменен цвет бетона вследствие пересушивания, местами отслоение защитного слоя бетона при простукивании. Шелушение граней и ребер конструкций, подвергшихся замораживанию. Ориентировочная прочность бетона в пределах защитного слоя ниже проектной не более 10%. Удовлетворяются требования действующих норм, относящихся к предельным состояниям I группы; требование норм по предельным состояниям II группы могут быть частично нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации.

Трещины в растянутой зоне бетона, превышающие их допустимое раскрытие. Трещины в сжатой зоне и в зоне главных растягивающих напряжений, прогибы элементов, вызванные эксплуатационными воздействиями, превышают допустимые более чем на 30%. Бетон в растянутой зоне на глубине защитного слоя между стержнями арматуры легко крошится. Пластинчатая ржавчина или язвы на стержнях оголенной рабочей арматуры в зоне продольных трещин или на закладных деталях, вызывающие уменьшение площади сечения стержней от 5 до 15%. Снижение ориентировочной прочности бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов до 30 и в остальных участках — до 20%. Провисание отдельных стержней распределительной арматуры, выпучивание хомутов, разрыв отдельных из них, за исключением хомутов сжатых элементов ферм вследствие коррозии стали (при отсутствии в этой зоне трещин). Уменьшенная против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов при коэффициенте заноса К=1,6 (см. примечание). Высокая водои воздухопроницаемость стыков стеновых панелей.

IV — предаварийное или аварийное.

Трещины в конструкциях, испытывающих знакопеременные воздействия, трещины, в том числе пересекающие опорную зону анкеровки растянутой арматуры; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины в средних пролетах многопролетных балок и плит, а также слоистая ржавчина или язвы, вызывающие уменьшение площади сечения арматуры более 15%; выпучивание арматуры сжатой зоны конструкций; деформация закладных и соединительных элементов; отходы анкеров от пластин закладных деталей из-за коррозии стали в сварных швах, расстройство стыков сборных элементов с взаимным смещением последних; смещение опор; значительные (более 1/50 пролета) прогибы изгибаемых элементов при наличии трещин в растянутой зоне с раскрытием более 0,5 мм; разрыв хомутов сжатых элементов ферм; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины; разрыв отдельных стержней рабочей арматуры в растянутой зоне; раздробление бетона и выкрошивание заполнителя в сжатой зоне. Снижение прочности бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов и в остальных участках более 30%. Уменьшенная против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов. Существующие трещины, прогибы и другие повреждения свидетельствуют об опасности разрушения конструкций и возможности их обрушения.

Примечания: 1. Для отнесения конструкции к перечисленным в таблице категориям состояния достаточно наличие хотя бы одного признака, характеризующего эту категорию. 2. Преднапряженные железобетонные конструкции с высокопрочной арматурой, имеющие признаки II категории состояния, относятся к III категории, а имеющие признаки III категории — соответственно к IV или V категориям в зависимости от опасности обрушения. 3. При уменьшенной против требований норм и проекта площади опирания сборных элементов необходимо провести ориентировочный расчет опорного элемента на срез и смятие бетона. В расчете учитываются фактические нагрузки и прочность бетона. 4. Отнесение обследуемой конструкции к той или иной категории состояния при наличии признаков, не отмеченных в таблице, в сложных и ответственных случаях должно производиться на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкций, выполняемых специализированными организациями Определение прочности бетона механическими методами Механические методы неразрушающего контроля при обследовании конструкций применяют для определения прочности бетона всех видов нормируемой прочности, контролируемых по ГОСТ 18 105–86 .

В зависимости от применяемого метода и приборов косвенными характеристиками прочности являются:

— значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника);
— параметр ударного импульса (энергия удара);
— размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при ударе индентора или вдавливании индентора в поверхность бетона;
— значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска;
— значение усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции;
— значение усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.

При проведении испытаний механическими методами неразрушающего контроля следует руководствоваться указаниями ГОСТ 22 690–88 .

К приборам механического принципа действия относятся: эталонный молоток Кашкарова, молоток Шмидта, молоток Физделя, пистолет ЦНИИСКа, молоток Польди и др. Эти приборы дают возможность определить прочность материала по величине внедрения бойка в поверхностный слой конструкций или по величине отскока бойка от поверхности конструкции при нанесении калиброванного удара (пистолет ЦНИИСКа).

Молоток Физделя (рис. 1) основан на использовании пластических деформаций строительных материалов. При ударе молотком по поверхности конструкции образуется лунка, по диаметру которой и оценивают прочность материала. То место конструкции, на которое наносят отпечатки, предварительно очищают от штукатурного слоя, затирки или окраски. Процесс работы с молотком Физделя заключается в следующем: правой рукой берут за конец деревянной рукоятки, локоть опирают о конструкцию. Локтевым ударом средней силы наносят 10−12 ударов на каждом участке конструкции. Расстояние между отпечатками ударного молотка должно быть не менее 30 мм. Диаметр образованной лунки измеряют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм по двум перпендикулярным направлениям и принимают среднее значение. Из общего числа измерений, произведенных на данном участке, исключают наибольший и наименьший результаты, а по остальным вычисляют среднее значение. Прочность бетона определяют по среднему измеренному диаметру отпечатка и тарировочной кривой, предварительно построенной на основании сравнения диаметров отпечатков шарика молотка и результатов лабораторных испытаний на прочность образцов бетона, взятых из конструкции по указаниям ГОСТ 28 570–90 или специально изготовленных из тех же компонентов и по той же технологии, что материалы обследуемой конструкции.

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.

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.

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.

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.

Читайте также: