Испытания бетона на прочность

Прочность бетона – важнейшая характеристика, от которой во многом зависят надежность и долговечность бетонной или железобетонной конструкции. Эта величина равна максимальному усилию на сжатие, которое бетонный элемент способен выдержать без разрушения. Характеризуется маркой или классом.

Факторы, влияющие на прочность бетона

При лабораторных испытаниях основными параметрами, влияющими на прочностные характеристики, являются свойства цемента, песка и щебня, технология производства бетонной смеси. Испытания застывшего бетона непосредственно на объекте могут дать результаты, отличающиеся от полученных в лаборатории, поскольку на прочность дополнительно влияют:

• способ доставки пластичной бетонной смеси на стройплощадку;
• способ заливки в опалубку, качество уплотнения;
• геометрия конструкции;
• температурно-влажностные условия набора прочности смеси.

Какие параметры могут ухудшить прочность материала:

• Доставка пластичного материала в транспорте, в котором не обеспечиваются нормативные условия перевозки или в специализированном транспорте с превышением допустимого времени нахождения пластичного продукта в пути. Некорректная перевозка провоцирует расслоение или потерю пластичности смеси.
• Отсутствие трамбовки после заливки. Без уплотнения в смеси остаются воздушные пузыри, которые снижают прочностные характеристики застывшего бетона.
• Температурные условия, не соответствующие нормативам, сильный ветер. Опасными являются слишком низкие и повышенные температуры, пересушивание.

Лабораторные испытания контрольных образцов бетона на сжатие

Определение прочностных характеристик бетона по контрольным образцам в лабораторных условиях регламентируется ГОСТом 10180-2012. Для испытаний на сжатие используют образцы в форме куба или цилиндра. Минимальный размер стороны куба и диаметр цилиндра зависят от фракции щебня.

Таблица зависимости минимально допустимого размера стороны образца от максимальной фракции щебня

При тестировании теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонных конструкций на легких заполнителях класса прочности В5 и менее можно использовать образцы с минимально допустимым размером 150 мм.

Изготовленные образцы, предназначенные для затвердевания в нормальных условиях, хранят в формах, накрываемых влажной тканью, при температуре +25°C. Распалубку осуществляют не ранее чем через 24 часа и не позднее чем через 72 часа. Образцы помещают в камеру, в которой соблюдается следующий режим:

• температура – +18…+22°C;
• относительная влажность – 90…100%.

Перед испытанием образцы осматривают и выявляют дефекты – трещины, сколы, инородные включения, раковины. Опорные грани выбирают так, чтобы направление нагружения было параллельно слоям заливки бетонной смеси. После укладки образца на опорные плиты и совмещения верхней плиты пресса с верхней гранью куба или цилиндра начинают нагружение с постоянной скоростью нарастания усилия. Результаты фиксируют в журнале.

Прочность тяжелого бетона определяют как среднюю арифметическую величину:

• из двух образцов – по обоим образцам;
• из трех образцов – по двум самым прочным;
• из четырех – по трем самым прочным;
• из шести – по четырем самым прочным.

Разрушающий контроль прочностных характеристик непосредственно на объекте

Определение прочности бетона разрушающим способом может проводиться на образцах, взятых непосредственно из самой строительной конструкции способами выпиливания или вырубки. Места взятия контрольных образцов определяются инженерами-проектировщиками. Оптимальный вариант – указание этих мест в проектной документации. Этот метод является наиболее точным, но дорогим, трудоемким и нарушающим целостность строительной конструкции.

Виды неразрушающих способов определения прочности бетона

Неразрушающий контроль прочности бетонной и ЖБ конструкции осуществляется непосредственно на объекте и происходит без повреждения строительных конструкций. Эти испытания делятся на прямые и непрямые.

При проведении таких испытаний бетона на объекте точность измерений ухудшается из-за нескольких факторов, среди которых:

• дефекты на бетонной поверхности;
• неравномерность состава бетонной смеси;
• выход арматурных стержней на поверхность;
• масляные пятна;
• карбонизация поверхности;
• неисправные, неоткалиброванные измерительные приборы.

Методы прямых неразрушающих испытаний бетона

К прямому контролю прочности бетона относятся испытания:

• На отрыв. Их производят путем приклеивания металлического диска эпоксидным клеем. С помощью устройств ПОС-50МГ4, ГПНВ-5, ПИВ диск отрывают совместно с бетонным элементом. Полученная величина усилия преобразуется с помощью формул в прочность.
• На отрыв со сколом. В этом случае в пробуренное отверстие закладывают лепестковые анкеры. Производят вырыв анкера вместе с материалом, фиксируют усилие, переводят его с помощью формул в прочностную характеристику.

• Скалывание ребра. Этот метод хорошо подходит для конструкций с наружными углами – колонн, балок, перекрытий. Прибор фиксируют к выступающей части конструкции с помощью анкера с дюбелем.

Косвенные способы тестирования прочности бетонных и железобетонных конструкций

К таким испытаниям относятся:

• Ультразвуковые исследования. Прочность определяют методом сравнения скоростей прохождения волн в бетонном элементе и эталонном образце. Устройство устанавливают на ровную бездефектную поверхность. После прозвонки полученные результаты обрабатываются электронными компонентами. Выпадающие значения удаляют. Погрешность при таком способе не более 5%. Прозвучивание может быть сплошным и поверхностным. Первая технология контроля применяется для линейных конструкций, вторая – для стеновых панелей, плоских и ребристых конструкций, пустотных элементов.

• Метод ударного импульса. При таких испытаниях металлический боек ударяется о бетонную поверхность, прочностные свойства которой определяются в соответствии с энергией удара, преобразуемой в электроимпульс.
• Способ упругого отскока. Для таких исследований применяются склерометры, которые фиксируют значение обратного движения бойка после его удара о бетонную поверхность и позволяют определить твердость бетонного элемента. Прочность и твердость материала функционально связаны.
• Способ пластической деформации. В этом случае используются: молоток Физделя, молоток Шмидта и молоток Кашкарова. Прочность бетонного продукта определяется по оставляемому молотком отпечатку, который сравнивают с эталонным или пользуются тарировочными кривыми.

Методы неразрушающего испытания бетона более просты, экономичны и не нарушают целостность конструкции. Но при их осуществлении необходимо соблюдать все правила проведения таких работ и пользоваться только исправными устройствами.