Испытание бетонных кубиков на прочность

Испытание образцов (кубиков) бетона на прочность, лабораторные исследования

Испытание бетона – важный и обязательный этап, необходимый для проверки качества используемого материала при реализации ремонтно-строительных работ. С целью подтверждения материала заявленным характеристикам и показателям, нормам СНиП и ГОСТ, его проверяют на прочность, сопротивление на изгиб/растяжение. Также дополнительно могут проверяться удобоукладываемость, плотность, морозостойкость, водонепроницаемость и т.д.

Основные контролируемые и нормируемые показатели качества бетона:

• Прочность на сжатие – определяется в классах, обозначается буквой В
• Прочность на осевое растяжение – также определяется классами, индекс Bt
• Морозостойкость – исчисляется марками, обозначается F
• Водонепроницаемость – также марка, буква W
• Средняя плотность – указывают в марках, индекс D

Испытания бетона могут проводиться с использованием различных методов – исследуются только что залитые или вырубленные из монолита образцы, разрушающие и неразрушающие способы и т.д. Оптимальный вариант испытаний определяют специалисты или сам мастер, с учетом имеющегося в его распоряжении арсенала знаний, навыков, инструментов.

От чего зависит и на что влияет прочность бетона

Показатель прочности бетона – самая важная характеристика материала, которая учитывается как в процессе проектирования и выполнения расчетов, так и при выполнении работ. Прочность бетона задает марка, обозначается классом В (измерение в МПа) или М (кг/см2), отображает максимальное давление сжатия, которое материал может спокойно выдержать без деформации.

Когда проводится испытание бетона на прочность, лаборатория или строительная организация (возможно, сам мастер) руководствуются требованиями основных нормативных документов – это ГОСТы 10180-2012, 22690-88, 18105-2010, 28570.

Способность бетона эффективно сопротивляться внешнему воздействию благодаря внутреннему напряжению напрямую зависит от марки цемента и компонентов, входящих в состав раствора. При проверке бетона на соответствие указанной марке, на исследуемом образце не должно быть деформаций, разрушений, расслоений, трещин, сколов и т.д.

Лабораторные испытания бетона на прочность должны проводиться обязательно, особенно в случае заливки важных конструкций, несущих элементов и т.д. Ведь даже минимальное несоответствие (которое часто становится результатом экономии на цементе, других компонентах) может стать причиной быстрого разрушения здания, элемента конструкции.

Прочность состава зависит от: марки цемента, соотношения наполнителей и цемента, фракции наполнителей, качества всех компонентов, чистоты воды, введенных в состав пластификаторов и присадок. Если планируется заливать конструкции, подвергаемые серьезным нагрузкам, бетон дополнительно упрочняют армированием стальными прутьями или сетками, проволокой.

Большое влияние на прочность бетона, испытание которого проводится, оказывают внешние условия, в которых выполняется заливка и сохнет бетон. Также существенно повышается прочность при использовании вибрации, которая удаляет пузырьки воздуха из монолита, делает его более плотным.

Если бетон заливается при минусовых температурах, то компоненты и сам материал либо прогревают, либо смешивают со специальными противоморозными добавками. Могут устанавливаться электроды в заливку, применяться укрытие основания теплоизоляционными материалами, опилками и т.д. Чтобы поверхность монолита не покрывалась трещинами, нужно ее после заливки увлажнять, препятствуя слишком быстрому испарению влаги.

При условии соответствия бетона указанным показателям прочности влияние других факторов на качество раствора можно уменьшить или нивелировать.

Классификация методов испытаний

Испытания бетона проводятся с использованием различных методов, выбор которых зависит от имеющихся мощностей, условий эксплуатации, давности заливки монолита, возможности коррекции состава смеси, исходных данных и требуемых результатов.

Основные методы испытания бетона на прочность:

1. Испытание образцов бетона, которые отливаются в условиях лаборатории – из смеси создают цилиндры и кубики, конусы, потом проверяют с использованием пресса.
2. Проверка образцов, которые были вырублены/выпилены из уже готового монолита – обычно бурят алмазными коронками, керны отправляют в лабораторию, там определяют прочность с использованием пресса.
3. Неразрушающие методы – с применением приборов/инструментов, которые позволяют изучить свойства монолита без необходимости помещения их в определенные устройства и условия. Используются ультразвук, ударно-импульсный метод и т.д.

Несмотря на появление множества современных приборов и разнообразных методов, по-прежнему самым эффективным и популярным считается испытание образцов бетона под прессом (на сжатие).

Другие виды исследований бетона:

• Осадка конуса – позволяет изучить консистенцию и однородность замешанного раствора. Металлический конус заполняют смесью, снимают форму и изучают показатели, изменения структуры материала.
• Проверка на уплотнение – для определения коэффициента уплотнения партии раствора. Используется специальный аппарат с 2 мерными емкостями с воронками. В первую заливают бетон, потом через клапан пускают во вторую, откуда смесь уходит в специальный цилиндр.
• Проверка на изменение формы/пластичность – смесь заливают в конус, его кладут на опорный стол, потом форму убирают и стол опускают, изучают характеристики растекшегося бетона.
• Испытание на предмет наличия воздушных пустот – используют 2 метода: измерение веса до и после встряхивания/перемешивания бетона в специальном устройстве, испытание давлением.

Исследование бетона в бытовых условиях эмпирическим методом:

• Цвет – бетон высокого качества должен быть зеленовато-серого оттенка и чем зеленее, тем лучше (желтый оттенок – признак плохого качества).
• Появление цементного молочка на поверхности залитого бетона – чем гуще, тем лучше.
• Непокрытые смесью фракции наполнителя – их не должно быть.
• От затвердевшего монолита молоток при ударе должен отскакивать со звоном, оставляя небольшую вмятину.

Этапы проведения испытаний

Существует две основных группы методов исследований бетона, которые сегодня используются повсеместно для определения качества материала и соответствия его указанным характеристикам.

Разрушающие методы

Испытания проводятся с применением пресса и исследованием кубиков, цилиндров из бетона, полученных в условиях лаборатории либо выпиленных из уже готового монолита (что может сказаться на прочности всей конструкции). На куски бетона оказывают возрастающее давление, пока не удастся зафиксировать разрушение контрольного образца.

Неразрушающие методы

В данном случае речь идет об исследовании, которое не предполагает какого-либо разрушающего воздействия на образец или повреждения всей конструкции. Прибор взаимодействует с поверхностью монолита механическим способом посредством: отрыва, отрыва со скалыванием, а также скалывания ребра.

Если используется испытание посредством отрыва, на монолит эпоксидным клеем крепят стальной диск, потом отрывают его специальным устройством с фрагментом конструкции. Полученный показатель усилия по формуле переводят в нужную величину.

Когда проводится отрыв со скалыванием, прибор крепят в полость бетона. Лепестковые анкеры вкладывают в пробуренные шпуры, потом достают часть материала и фиксируют разрушающее усилие. Чтобы определить марочные характеристики, используют переводные коэффициенты.

Скалывание ребра используется там, где есть внешние углы (перекрытия, колонны, балки). Прибор (обычно ГПНС-4) крепят к любому выступающему сегменту анкером с дюбелем, нагружают плавно. В момент разрушения происходит фиксация глубины скола и усилия, прочность потом определяют по формуле, которая обязательно учитывает фракцию наполнителя.

Неразрушающие косвенные методы:

• Исследование ультразвуком – скорость распространения продольных волн в монолите и эталонном образце сравниваются: УГВ-1 устанавливают на идеально ровную поверхность и прозванивают участки по плану, потом данные обрабатывают по имеющимся таблицам, электронным базам. Погрешность обычно составляет 5%.
• Ударный импульс – применяется энергия удара бойка из металла сферической формы о монолит. Магнитострикционное или пьезоэлектрическое устройство преобразует удар в электрический импульс, время и амплитуда которых связаны с прочностью бетона.
• Метод обратного отскока – используется склерометр, который фиксирует величину обратного отскока бойка, устанавливая твердость конструкции.
• Пластическая деформация – измеряется след на бетоне после удара металлическим шариком, сравнение с эталонным образцом.

Порядок проведения проверки на удобоукладываемость

Чтобы изучить данное свойство бетона, в условиях лаборатории применяют специальный прибор – вискозиметр. Он дает возможность измерить в секундах время, которое нужно для укладки смеси. Укладку начинают и одновременно запускают вискозиметр, потом фиксируют получившиеся показатели. Чем меньше времени нужно для выполнения работ, тем лучше материал.

Порядок проведения испытаний на растяжение

Сначала готовят бетонный конус, его помещают горизонтально в специальный прибор, на средину образца оказывается разрушающая нагрузка по нарастающей. Шаг оказываемого воздействия составляет 0.5 МПа/с. Результат фиксируют после того, как структура бетона разрушилась в центре образца.

Порядок проведения испытаний на сжатие

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.

Марки прочности бетона и сфера их применения

Бетону присваивают марку по ГОСТу, которая обозначается буквой М и цифрой в соответствии со способностью сопротивления материала на сжатие. И чем больше значение, тем прочнее считается изделие. Как правило, марка прочности зависит от марки и объема цемента в растворе, качества и соотношения компонентов. Бетон бывает марок М100-М500. Есть марки и меньше, и выше, но они редко используются в строительстве.

Бетоны марок М300-М350 применяются для обустройства фундаментов многоэтажных строений, для отливки плит перекрытия, монолитных стен. Наиболее прочные бетоны марок М400-М500 актуальны для производства железобетонных конструкций, которые эксплуатируются в сложных условиях, с повышенными нагрузками.

Испытание бетона – важный и обязательный этап контроля и оценки прочности материала, который лучше всего проводить до начала реализации работ, чтобы не разрушать конструкцию и иметь возможность откорректировать состав, предпринять меры для изменения свойств материала.

Заказывая материал в Москве или регионах, необходимо обязательно требовать сертификаты соответствия с результатами лабораторных проверок.

Испытание бетона и раствора

Бетон – основной материал, используемый в монолитном строительстве. На него ложится основная нагрузка, поэтому его технические данные устанавливаются и подтверждаются нормативными требованиями ГОСТ. Чтобы проверить соответствие материала будущим эксплуатационным условиям, типу возводимой конструкции, методам выдержки и забивки, проводят испытание бетона по трём основным показателям: сжатие, растяжение и пластичность.

По правилам, необходимо, чтобы на строительном объекте функционировала мобильная лаборатория, которая будет исследовать образцы бетона на соответствие стандартам. Порядок забора проб устанавливается технологом. После получения образцов, лаборатория бетона проводит контрольные испытания, по результатам которых составляется акт – «Документ о качестве бетонной смеси».

Как строительный материал, бетон подвергается анализу и испытаниям сразу после замеса и в уже затвердевшем виде. Данные исследования имеют разные цели. Тестирование раствора необходимо для определения пластичности сырья, уплотняемости, пористости, удобства при заливке. Тогда как испытания застывшей смеси – это тесты, на основе которых определяется прочность бетона, его способность выдержать максимальные нагрузки.

Испытание раствора

Согласно требованиям нормативных актов, установленных стандартами ГОСТ, проверка технических характеристик раствора производится сразу после изготовления. Контроль качества бетона производится не только в специальных лабораториях завода – изготовителя, но и на строительных площадках.

Определение раствора на удобоукладываемость или «осадка конуса»:

1. В специально предназначенный конус заливают готовый раствор до полного заполнения. После чего строительную смесь хорошенько штыкуют.
2. Затем очень аккуратно снимают конус. Направление движения конуса – строго по вертикали.
3. Оставшись без опоры, раствор начнёт оседать и деформироваться под давлением собственного веса. Препятствовать этому не надо, в этом и заключается суть эксперимента.
4. Необходимо дважды измерить разницу между высотой металлического конуса и его бетонной копией. Последнее значение выступает как средняя арифметическая величина и берётся за основу характеристики подвижности раствора.

В зависимости от подвижности выделяют следующие категории раствора:

• особо жёсткий и смесь с повышенной жёсткостью
• жёсткий
• умеренно жёсткий
• малоподвижный
• умеренно подвижный
• текучий.

Испытание раствора на уплотнение:

1. В аппарат для тестирования, состоящий из двух резервуаров с выводом в цилиндрическую форму, подаётся раствор. Первая ёмкость имеет клапан для подачи раствора в следующий резервуар меньшего объёма.
2. После сырьё направляется в специальный цилиндр для формовки бетона.
3. Плотность и коэффициент уплотнения смеси, наполнившей цилиндрическую форму, рассчитывается с помощью специальных формул.

Данный метод позволяет рассчитать коэффициент уплотнения для конкретной партии раствора. Каждая новая партия сырья проходит испытание в индивидуальном порядке.

Тест на пластичность раствора и изменение формы:

1. Испытательный конус с заданными параметрами устанавливается на опорный столик, оснащённый специальным механизмом, позволяющим ему при встряхивании опускаться на несколько сантиметров. Далее конус заполняется раствором.
2. После чего форма аккуратно снимается.
3. Столик подаётся вниз.
4. Раствор растекается по поверхности столешницы, и производятся замеры среднего диаметра бетонного пятна. Таким образом, определяется показатель пластичности для данной партии раствора.

Проверка раствора на наличие воздушных пустот

Метод измерения веса:

1. Взвешивается определённое количество смеси, результат фиксируется, после чего раствор помещается в пикнометр.
2. Там раствор встряхивается, перемешивается специальным вибрационным устройством и подаётся на контрольное взвешивание.
3. Для измерения массы раствора при определении его пористости используются очень точные приборы. Коэффициент изменения веса указывает на наличие пузырьков воздуха в смеси.

Метод давления:

1. Специальным насосом или испытательным прессом воздействуют на определённое количество раствора.
2. Контрольный прибор – воздухомер определяет количество воздуха в процентном соотношении, когда объём раствора начинает уменьшаться под воздействием давления.

Как только лаборатория раствора завершает последний испытательный тест, берётся свежая проба смеси для формования бетонных блоков с целью провести ряд исследований на уже застывшем растворе.

Методы испытания бетонных образцов на прочность

После формования бетонные образцы выдерживаются сутки, после чего опалубка снимается, а тестовые блоки помещаются в комнату со специально подобранным уровнем влажности. Образцы бетона с одного забора проходят испытания дважды. Первый тест проводится по истечению семи суток, повторный – когда пройдёт 28 суток с момента формования. При первом контрольном испытании материал должен показать уровень прочности не ниже 70% от проектной, иначе он не является пригодным для использования.

Прочность бетона определяется тремя основными параметрами: сжатие, растяжение и пластичность.

Тест на сжатие:

1. Для проведения контрольных испытаний подготавливаются кубики из бетона.
2. Опытные образцы взвешиваются и измеряются, отсеиваются те, параметры которых значительно отличаются.
3. Образец устанавливается на пресс ровной боковой гранью, формовочное ребро для таких испытаний не годится, так как начнёт разрушаться первым.
4. Предельно допустимая нагрузка – это давление, при котором образец полностью разрушится. Этот показатель фиксируется в протоколе.
5. Данные со всех образцов анализируются, выбирается среднее арифметическое значение, которое заносится в акт и утверждается как допустимая нагрузка на бетонную конструкцию.

Испытание бетона на растяжение:

1. Для испытания подготавливаются бетонные блоки в виде балок.
2. На плиту пресса устанавливаются шарнирные опоры, призма и специальная траверса.
3. Образец также укладывается на шарнирные опоры, расстояние между плитой пресса и бетонным блоком должно равняться трехкратному размеру сечения образца.
4. Давление пресса начинает деформировать и разрушать плиту. Для определения индекса растяжения берётся среднее арифметическое от показателей разрушения в средней части призмы и умножается на коэффициент, равный для балки размером 150х150х600 мм – 0,1, а для блока 100х100х400 мм – 0,95. Получившийся результат заносят в технический документ.

Метод пластической деформации:

Метод ударной нагрузки, позволяющий определить пластичность и прочность бетона, называют пластической деформацией. Для определения уровня пластичности и устойчивости бетона используют параметры отпечатка, оставленного испытательным молотком, известным как молоток Кашкирова. Расчёт фактической прочности исходит из показателей силы удара и размера отпечатка.

Неразрушающий контроль: инновационные методы испытания бетона на прочность

Ультразвуковой метод позволяет «прослушивать» бетонную конструкцию и определять технические характеристики материала. Правила проведения ультразвукового тестирования просты:

1. Поверхность тестируемого образца очищается от загрязнений.
2. УЗ прибор настраивается на нужную частоту, согласно его инструкции.
3. Прибор прикладывается к бетонному образцу перпендикулярно и включается.
4. Измеряемые показатели высвечиваются на экране.
5. В целом проводится порядка 20 замеров на плоскости образца. Прибор их анализирует и выводит среднее значение, которое заносится в техническую документацию.

Если бетон готовится к эксплуатации в особых условиях, то дополнительно проводятся и другие испытания на: морозостойкость, отпускную влажность, водонепроницаемость и т.д.

Испытание бетона и раствора – дело ответственное. Все результаты вносятся в техническую документацию, с которой следует ознакомиться прежде, чем будет заключён договор на приобретение. Это позволит избежать неприятной ситуации, когда купленные кубы бетона не соответствуют проектным расчётам и не смогут выдержать механические нагрузки, предусмотренные при монолитном строительстве.

Испытание бетона

Бетон является несущим конструкционным материалом зданий и сооружений. Поэтому его технические характеристики должны соответствовать требованиям нормативных документов – ГОСТ и СНиП. Чтобы проверить соответствие материала заявленной марке проводят испытание бетона на: сжатие, изгиб, растяжение, морозостойкость и ряд других показателей, от которых зависит долговечность и несущая способность бетонных изделий, конструкций и зданий.

По результатам проведенных испытаний составляется специальный документ, так называемый «Паспорт качества материала», официальное название «Документ о качестве бетонной смеси», созданный по результатам лабораторных испытаний бетона на предприятии изготовителе. Это основной официальный документ, которым руководствуются строительные организации при возведении ответственных и специальных бетонных конструкций.

Способы испытания бетона

Бетон как строительный материал подвергают испытаниям как в затвердевшем, так и в незатвердевшем состоянии. При этом цели испытаний разные. В первом случае определяются прочностные и другие эксплуатационные характеристики твердого материала, а во втором случае его технологические показатели: удобоукладываемость, уплотняемость, пластичность и наличие воздуха.

Кроме того различают неразрушающие и разрушающие способы испытания. Рассмотрим виды испытаний бетонного раствора по «ходу» его применения – до схватывания и набора прочности и после схватывания и набора марочной прочности.

Испытание бетона ГОСТ 10181.1-81

Проверка показателей бетона в соответствии с требованиями данного нормативного документа производится лабораториями бетонных заводов сразу после приготовления товарного раствора.

• Осадка конуса. С помощью этого способа определяют неоднородность и консистенцию материала. Эти показатели влияют на удобоукладываемость бетона. Суть метода заключается в заполнении металлического конуса проверяемым бетоном, измерение линейных показателей после снятия оболочки (конуса) и сравнения изменения габаритов полученной «бетонной паски» с табличными значениями.
• Испытание на уплотнение. Данный способ позволяет установить коэффициент уплотнения конкретной партии строительного материала. Для определения данной характеристики используется следующее технологическое оборудование для испытания бетона – аппарат, состоящий из двух мерных емкостей с воронками. В первую воронку заливают проверяемую субстанцию. Воронка имеет клапан, через который раствор стекает во вторую воронку в емкость меньшего объема. Далее проверяемый материал попадает в специальную цилиндрическую форму. Плотность и коэффициент уплотнения раствора находящегося в цилиндрической форме вычисляется математическими способом.
• Испытание на пластичность и изменение формы. В этом случае проверяемый материал заливают в испытательный конус определенных размеров, который устанавливают на специальный опорный столик. Столик имеет возможность при встряхивании опускаться вниз на несколько сантиметров. Далее форму осторожно снимают, а столик опускают. Бетон растекается по его поверхности. Проведя линейные измерения среднего диаметра «растекшийся» формы бетона определяют показатели пластичности проверяемого материала.
• Проверка наличия воздушных пустот в бетонном растворе. Используется два метода. Первый метод – измерение веса образца бетона до и после встряхивания с перемешиванием в пикнометре. Соответственно для оценки наличия воздуха этим способом применяются весьма точные приборы способные определить незначительное отклонение массы. Второй метод – это метод давления. В этом случае применяют специальные воздухомеры, которые показывают содержание воздушных пустот в теле твердого бетона.

Для частных застройщиков, которые имеют дело с бетоном в первый, зачастую в последний раз в жизни, можно порекомендовать следующий контроль качества (испытания) бетона «эмпирическим» методом:

• Цвет. Качественный бетон должен иметь серо-зеленоватую окраску. При этом чем «зеленее» поставленный бетон, тем лучше его качество. Желтый оттенок бетона, является признаком его недостойного качества.
• На поверхности уложенного бетона должно появиться так называемое «цементное молочко». Чем гуще данный материал, тем выше качеством бетона.
• Не должно быть фракций наполнителя непокрытых растром цемента и песка.
• После полного твердения бетона стальной молоток должен со звоном отскакивать от поверхности, оставляя неглубокую вмятину.

Методы испытаний застывшего бетона

Основным типом испытаний бетона, который применяют для всех типов конструкций, является испытания бетона на прочность при сжатии. Этот показатель указывается в маркировке бетона, что характеризует его важность.

Существует два независимых способа испытания на прочность. Это лабораторные испытания бетона на прочность перед отправкой готового материала на объект и проверка прочности конкретного застывшего материала непосредственно на строительной площадке. При этом для особо ответственных сооружений по результатам испытаний составляется протокол испытания бетона на прочность, в котором указываются полученные данные и дата испытания.

Рассмотрим оба способа подробнее. Порядок испытания бетона на прочность лабораторными способами регламентирован требованиями нормативного документа – действующий стандарт ГОСТ 10180-2012. Суть метода проста, и заключается в изготовлении кубических или цилиндрических образцов определенного размера.

Размеры кубиков для испытания бетона также определены требованиями указанного ГОСТ и составляют бетонные элементы с длиной ребра: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров. Цилиндрические образцы для проверки на прочность могут иметь диаметр: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров.

После заливки образцов и выдержки их в течение определенного времени, с помощью социального пресса осуществляется разрушение образца. При этом фиксируется математическая величина разрушающей силы, которая и характеризует прочность бетона на сжатие. Это очень точный, но не всегда приемлемый метод.

Строительство не может ждать пока образцы бетона схватятся и наберут марочную прочность. Поэтому строительные компании используют в своей практике эмпирические методы испытания бетона на прочность. Данные методы подразделяются на две основные группы: частично разрушающие бетон и неразрушающие бетон.

Технология частичного разрушения является самым достоверным методом и согласно требований нормативных документов обязательна при сдаче здания в эксплуатацию. Техническая суть технологии частичного разрушения заключается в клеевой фиксации специального стального диска на поверхности испытуемой конструкции.

Далее с помощью специального устройства диск отрывается вместе с куском бетона. Величина силы отрыва фиксируется специальным прибором – это и есть значение прочности данной бетонной конструкции.

Определение прочности без разрушения бетона

Среди неразрушающих методов определения значения прочности самым популярным считается ультразвуковое испытание бетона. Метод основан на изменении скорости прохождения ультразвуковых волн через толщу материала.

Современные приборы для ультразвукового исследования бетона, являются «показывающими», то есть при проведении испытания выдают на дисплей показатель прочности в требуемых единицах. Основной недостаток «ультразвуковой» технологии – существенная погрешность измерений.

• Испытание бетона на растяжение и изгиб. Технология проверка аналогична технологии испытания образцов бетона на прочность. Основное отличие проверка на растяжение и изгиб заключается в векторе приложения разрушающей нагрузки. При проверке на прочность образцы «давят» вертикальной нагрузкой, а при проверке на растяжение и изгиб разрушают горизонтальной и «консольной» силой.
• Испытание бетона на морозостойкость. Морозостойкость бетона измеряется в количестве циклов «замораживания-размораживания», которое способна выдержать конструкция до начала разрушения. Данная величина также относится к основным техническим характеристикам, от которой зависит долговечность сооружения. Технология испытания на морозостойкость предусматривает замораживание оттаивание контрольных образцов в лабораторных условиях, после чего проводится сравнительный анализ потери прочности и соответственное определение величины морозостойкости.

Заключение

Для частного строительства малоэтажных зданий и сооружений важно соблюдать гостовские пропорции компонентов бетона и цементно-песчаного раствора. А также приобретать цемент у заслуживающих доверия поставщиков.

Математические и практические расчеты прочности бетона показывают, что при малоэтажном строительстве бетонные конструкции имеют значительный запас прочности на сжатие, растяжение и морозостойкость.

Испытание прочности бетона – новые методы!

Испытание прочности бетона на сжатие

Испытание дает представление обо всех характеристиках бетона. По этому единственному испытанию судят, правильно ли выполнено бетонирование или нет.

Прочность бетона на сжатие для общего строительства варьируется от 15 МПа (1000 кг на квадратный дюйм) до 30 МПа 2000 кг на квадратный дюйм) и выше в коммерческих и промышленных структурах.

Прочность бетона на сжатие зависит от многих факторов, таких как водоцементное соотношение, прочность цемента, качество бетонного материала, контроль качества при производстве бетона и т. д.

Испытание на прочность на сжатие проводится либо на кубе, либо на цилиндре.

Различные стандартные коды рекомендуют бетонный цилиндр или бетонный куб в качестве стандартного образца для испытания.

Определение прочности на сжатие

Прочность на сжатие – это способность материала или конструкции выдерживать нагрузки на своей поверхности без каких-либо трещин или прогибов. Материал при сжатии имеет тенденцию уменьшать размер, а при растяжении размер удлиняется.

Формула прочности на сжатие

Формула прочности на сжатие для любого материала – это нагрузка, приложенная в точке разрушения к площади поперечного сечения поверхности, на которую была приложена нагрузка.

Прочность на сжатие = нагрузка / площадь поперечного сечения

Метод испытания бетона на прочность

Для испытания куба используются два типа образцов: кубики размером 15 см × 15 см × 15 см или 10 см × 10 см × 10 см в зависимости от размера заполнителя. Для большинства работ обычно используются кубические формы размером 15 см х 15 см х 15 см.

Этот бетон заливается в форму и закаляется должным образом, чтобы не было пустот. Через 24 часа эти формы удаляют и образцы для испытаний помещают в воду для отверждения. Верхняя поверхность этих образцов должна быть ровной и гладкой. Это делается путем нанесения цементного теста и равномерного распределения по всей площади образца.

Эти образцы испытываются на прессе для сжатия после 7 дней выдержки и отверждения или 28 дней отверждения. Нагрузку следует прикладывать постепенно со скоростью 140 кг / см2 в минуту, пока образцы не выйдут из строя. Нагрузка, полученная при разрушении, деленная на площадь образца, дает прочность бетона на сжатие.

Прочность на сжатие = нагрузка / площадь поперечного сечения

Процедура тестирования прочности бетонных кубов

Понадобится:

Машина для испытания на сжатие испытательный лабораторный пресс

Подготовка конкретного кубического образца

Пропорция и материал для изготовления этих образцов для испытаний взяты из того же бетона, который используется в строительстве объекта в полевых условиях.

Образчик для изготовления кубов бетона

Необходимо 6 образцов кубов 15 * 15 см

Смешивание бетона для испытания куба

Смешайте бетон вручную или в лабораторном смесителе

Ручное смешивание

1. Смешайте цемент и мелкий заполнитель на водонепроницаемой неабсорбирующей платформе, пока смесь не будет тщательно смешана и не приобретет однородный цвет.
2. Добавьте грубый заполнитель и смешайте с цементом и мелким заполнителем, пока грубый заполнитель не будет равномерно распределен по всей партии.
3. Добавьте воду и перемешивайте, пока бетон не станет однородным и не приобретет желаемой консистенции.

Подготовка кубов для теста

1. Почистить бугры и нанести масло
2. Залить бетон в формы слоями толщиной около 5 см.
3. Уплотните каждый слой, используя не менее 35 ударов на слой, используя трамбующий предмет
4. Выровняйте верхнюю поверхность, выровняйте ее шпателем

Образцы для испытаний хранятся на влажном воздухе в течение 24 часов, и по истечении этого периода образцы помечаются, удаляются из форм и хранятся в чистой пресной воде до вынимания перед испытанием.

Меры предосторожности при испытание прочности бетона

Вода для отверждения должна проверяться каждые 7 дней, а температура воды должна быть 27 +/-2 по Цельсию.

Процедура для испытания бетонного куба

1. Достаньте образец из воды по истечении указанного времени отверждения и сотрите излишки воды с поверхности.
2. Очистите поверхность испытательной машины
3. Поместите образец в машину таким образом, чтобы нагрузка была приложена к противоположным сторонам отлитого куба.
4. Выравнивание по центру образец на опорной плите машины.
5. Аккуратно поверните подвижную часть рукой, чтобы она касалась верхней поверхности образца.
6. Применяйте нагрузку постепенно, без ударов и непрерывно, со скоростью 140 кг / см 2 / мин, пока образец не выйдет из строя
7. Запишите максимальную нагрузку и отметьте любые необычные особенности при разрушении.

Замечания:

Минимум три образца должны быть проверены в каждом выбранном возрасте отвердевания.

Если прочность какого-либо образца изменяется более чем на 15 процентов от средней прочности, результаты такого исследования следует считать недействительными. Среднее из трех образцов дает прочность на раздавливание бетона. И показывает соответствие к требования по прочности бетона.

Как составляется отчеты о тестировании куба и испытание прочности бетона

1. Опознавательный знак (производитель, серия, марка)
2. Дата теста
3. Возраст образца
4. Условия отверждения, включая дату изготовления образца
5. Внешний вид трещиноватых граней бетона и тип трещины, если они есть и необычные.

Результаты испытания бетонного куба

Средняя прочность бетона на сжатие = ………… .N / мм 2 (через 7 дней)

Средняя прочность бетона на сжатие = ………. Н / мм 2 (через 28 дней)

Прочность бетона на сжатие в разном возрасте, при испытание прочности бетона

Прочность бетона увеличивается с возрастом.

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.