Ускоренный метод испытания цемента

Как испытывают бетон на прочность — методы

Бетон очень часто используется для изготовления несущих элементов различных конструкций. Его прочностные характеристики во многом определяют надежность и долговечность сооружений. Для их контроля предусмотрены лабораторные испытания бетона и растворов, которые требуют особого подхода и тщательности исполнения. Получить реальные результаты качества материала можно, только изучив особенности и порядок применения различных методик.

Общие понятия

На морозостойкость бетонного монолита большое влияние оказывает степень и скорость насыщения пор водой. Неравномерная пропитка влагой при быстром охлаждении может вызвать появление очагов концентрации влаги в искусственном камне, что, в свою очередь, скажется на понижении морозоустойчивости и возникновении критических состояний. Хорошую сопротивляемость воздействию отрицательных температур обеспечивает малая пористость бетона и присутствие в растворе специальных присадок. Пренебрежение профилактическими мерами ведет к сокращению эксплуатационных сроков и ухудшению надежности конструктивных элементов строений.

Морозостойкость бетона – это, прежде всего, способность камня сохранять внешнюю форму без видимых признаков разрушения и внутреннюю структуру при многократных циклах замораживания/оттаивания материала, находящегося в водонасыщенном состоянии. Марка бетона по морозостойкости обозначается литерой «F» и цифрой, указывающей, сколько раз образец смог выдержать повторяющуюся процедуру в процессе испытаний, пока на нем не появились:

• трещины;
• шелушения ребер;
• сколы.

Полученные цифры всегда округляют в меньшую сторону до ближайшего граничного показателя. Нормативами предусматривается диапазон марок по морозостойкости от F25 до F1000, но используется их в гражданском строительстве гораздо меньше. Из таблицы видно, каким образом производится группировка.

16 и 24 что это за цифры.

Для метода отрыва со скалыванием используют анкеры трёх типов.

Отличие анкера первого типа от остальных заключается в том, что он замоноличивается в конструкцию при укладке бетонной смеси его отрыв производится в проектном (или промежуточном) возрасте таким же прибором, что и анкеры второго и третьего типов, в остальном же испытания не отличаются.

Анкеры второго типа бывает двух размеров: ø16х25мм и ø24х48мм.

Анкер размером ø24х48мм используется в случае, если ориентировочная прочность бетона в конструкции 5-100МПа.

Анкер размером ø16х25мм используется в случае, если ориентировочная прочность бетона в конструкции 40-100МПа. Использование анкера ø16мм для испытания низкомарочных бетонов недопустимо без построения градуировочной зависимости.

На фотографии представлен анкер второго типа со специальной гайкой, замеряющей проскальзывание анкера.

Чтобы провести испытания правильно и получить максимально точные данные нужно обратить внимание на следующие моменты:

1. Перед просверливанием отверстия для анкера, следует прибором для поиска арматуры найти и обозначить сетку армирования (чтобы буром не попадать в арматуру), если на пути бура попадается армирующая сетка сверлить нужно в середину ячейки.
2. Сверлить отверстие нужно, отступив от края плоской конструкции не менее 0,5м.
3. Отверстие сверлиться строго перпендикулярно бетонной поверхности.
4. Не следует сверлить конструкции в местах максимального напряжения.
5. Количество точек испытания определяется следующим образом: три точки испытания на одну плоскую конструкцию (стена, плита перекрытия, ростверк), залитую в одну захватку. Одна точка на 4 погонных метра вытянутой конструкции (колонна, ригель), так же залитую в одну захватку, но не менее трёх точек. Под одной захваткой следует понимать заливку бетонной смеси с одного бетонного узла, одного класса бетона в одни рабочие сутки без перерыва в бетонировании до образования холодного шва. Т.е. если меняется класс бетона, дата бетонирования или завод поставщик смеси, это получается новая захватка, требующая испытания на прочность.
6. Просверленное отверстие следует тщательно очистить от бетонной пыли. Только после этого нужно поместить собранный анкер в отверстие и максимально хорошо закрутить его гаечным ключом до максимального раскрытия.
7. При вырыве из бетона анкер должен цепляться за бетон не менее чем 9/10 своей длины погруженной в толщу бетона. Длину сцепления хорошо видно в воронке вырыва после испытания и можно померить линейкой. Если таким замером выясняется, что анкер цепляется менее 9/10 своей длины, это значит, что слизана нарезка губок анкера и губки надо менять на новые.
8. Если при проведении отрыва анкер начал проскальзывать и вылезать наружу, нужно замерять длину проскальзывания, эта длина вносится в корректировку результатов испытания. Для замера проскальзывания пользуются специальной гайкой (см. фото выше).

Этапы проведения испытаний

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

Разрушающие методы

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

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

Неразрушающие методы

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

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

Отрыв со скалыванием.

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

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

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

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

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

Благодаря данному методу удается определять марку бетона. Сначала из материала отливают кубики (либо вырезают их из уже залитой смеси) размером 100-300 миллиметров по грани.

Образец помещается под пресс, давящий на кубик с мощностью 140 кгс/м2 с шагом, равным 3.5 кгс/м2. Вектор силы должен быть строго перпендикулярным основанию бетона. По полученным данным определяют способность сопротивления бетона сжатию, марка записывается в протокол испытаний.

Как испытать бетон на прочность?

На сегодняшний день существует два вида испытания:

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

Рассмотрим каждый из видов отдельно.

Испытание бетона неразрушающим методом.

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

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

Разрушающие методы контроля по ГОСТу.

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

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

Метод исследования

Форма испытываемых образцов

Размеры элементов в миллиметрах

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

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

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

Заключение.

Для контроля и оценки бетона целесообразно пользоваться неразрушающими методами испытаний. Они более доступны и недороги по сравнению с лабораторными исследованиями образцов. Главное условие получения точных значений — построение градуировочной зависимости приборов. Необходимо также устранить факторы, искажающие результаты измерений.

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.

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.