Что же это такое передаточная прочность бетона — где применяют в строительстве

Неразрушающие методы контроля прочности бетона или способы определения прочности на месте

Оценка прочности бетона на месте является основной проблемой при оценке состояния существующей инфраструктуры или при контроле качества нового строительства. Поэтому кроме лабораторных методов определения прочности строителям важны и те, которые позволяют измерить ее на месте. Это неразрушающие методы, использующие показания приборов.

Регламентируется такой способ измерения другим ГОСТом — 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами». Для тестирования тоже применяют электронный измеритель прочности бетона, который изучает прочность при помощи ударного импульса.

К неразрушающим методам относится метод отскока. Он состоит в ударе и последующем измерении отскока массы молота с пружинным приводом после его удара о бетон. Благодаря простоте и дешевизне способ используется довольно часто. Существуют эмпирические корреляции между прочностными характеристиками и числом отскока. Поэтому его считают достаточно надежным.

Достоинства метода:

• его легко можно применить в полевых условиях;
• подходит для изучения однородности бетона.

Минусы:

наличие подповерхностных пустот, включение в состав стальной арматуры, состояние поверхности могут повлиять на результаты испытаний.

Также существует ультразвуковой метод измерения. Концепция, лежащая в основе данной технологии, состоит в измерении времени, за которое расширятся акустические волны с последующим сравнением с плотностью и упругостью материала. Время прохождения ультразвуковых волн отражает внутреннее состояние испытываемой поверхности. Применяется для измерения колонн, балок, ригелей.

Плюсы:

УПВ можно использовать для обнаружения других подповерхностных недостатков.

Минусы:

на способ влияет наличие арматуры, пустот и трещин.

Отпускная прочность

Отпускная прочность – нормативная прочность бетона, при которой изделие разрешается отгружать с завода потребителю.

Величина отпускной прочности бетона изделий регламентируется ГОСТ на данный вид изделий, а при отсутствии ГОСТ или если величина отпускной прочности не регламентирована ГОСТ, ее устанавливает предприятие-изготовитель по согласованию с потребителем и проектной организацией.

Величину отпускной прочности определяют с учетом условий транспортирования, монтажа и срока передачи нагрузки на изделия, а также с учетом технологии их изготовления и возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в изделиях в зависимости от климатических условий района строительства и времени года.

При этом величина отпускной прочности бетона в процентах от его проектной марки по прочности на сжатие должна быть не менее приведенной ниже марке, допускается только в тех случаях, если при транспортировании и монтаже изделия могут быть допущены нагрузки, близкие к расчетным; в холодный период года, если не могут быть созданы условия для роста прочности бетона до передачи на изделие проектной нагрузки.

Бетон в изделиях	Отпускная прочность, проц. от проектной марки, не менее
Тяжелый бетон и бетон на пористых заполнителях
M150 и выше	50
Тяжелый бетон М100 и ниже	70
Бетон на пористых заполнителях Ml00 и ниже	80
Бетон всех видов и марок, изготовляемых с автоклавной обработкой….	100

Методы определения прочности по контрольным образцам бетона

Разобравшись с тем, что такое сопротивление материала на сжатие, рассмотрим основные методы определения данного показателя.

Испытание бетона разрушающим способом

Проверка на сжатие проводится, как правило, в аккредитованных строительных лабораториях на поверенном оборудовании. Главное, что для него понадобится − пресс.

Также будут необходимы точные лабораторные весы, штангенциркуль и испытуемые образцы. Последние готовятся заранее из нужной партии. Форма стандартная – куб со сторонами 10 см. Согласно техническим документам, используют от 3 до 5 штук образцов для одной партии.

Абсолютно ровными гранями образец устанавливается на пресс, включается и начинается проверка. Максимальная нагрузка, при которой началось разрушение образца – это и есть предельное сжатие.

Среднее значение устанавливается по результатам контроля всех отобранных образцов. По конечной цифре определяется, соответствует или нет фактическая прочность нормативным и проектным значениям. После чего она заносится в журнал.

Галерея: процесс испытания разрушающим методом с помощью пресса.

Контроль неразрушающими методами

Предыдущий метод обязателен на любом строительном производстве и на любом этапе строительства.

Он считается наиболее достоверным:

• На результаты протоколов, лабораторных разрушающих исследовании, опираются конструкторы и архитекторы при возведении зданий и изготовлении железобетонных изделий.
• Когда же нет возможности определить прочность образцов разрушающим методом, или же требуется через определенное время повторный анализ характеристик, используют специальные устройства.
• Они необходимы для того, чтобы протестировать материал на сжатие непосредственно на месте. Одним легким нажатием они определяют числовое значение и при желании другие необходимые характеристики, касающиеся однородности и уплотнения тела материала.
• Существует масса подобного оборудования, но наиболее распространённый в строительных кругах – прибор ИПС − МГ различной модификации. Он прост в использовании, точен и цена на него вполне доступна.

Фото автоматизированного аппарата.

Преимущественно его используют на строительной площадке. Этот электронный измеритель позволяет в короткие сроки определить показатели плотности, прочности и упруго−пластические свойства методом ударного импульса. Этот способ хоть и не является приоритетным, но все же, предусмотрен ГОСТ 22690.

Количество участков должно приниматься по программе испытаний, но их должно быть не менее трех. Обычно для объемной железобетонной конструкции берут среднее значение 15 проб.

Это количество зависит от площади, так как точки контроля должны находиться на расстоянии друг от друга 15 мм и от края не менее 50 мм. Идеальные места – между гранулами щебня и крупными раковинами в бетонном теле.

Чтобы провести тестирование конструкции, необходимо:

• включить прибор, при этом он сразу будет в режиме испытания;
• ввести данные об испытываемом материале;
• взвести рычаг на «пистолете»;
• плотно прижать перпендикулярно к тестируемой поверхности и отпустить рычаг;
• на табло появится результат, он запоминается с последующими испытаниями;
• после 15 проб выводится автоматически среднее значение, если количество «прострелов» меньше, то можно заранее просмотреть средний результат.

Чем хорош такой прибор – все данные на нем могут сохраняться на компьютере и архивироваться. В любой момент можно просмотреть предыдущие испытания на компьютере и составить протокол.

От чего зависит прочность?

При изготовлении бетонных изделий рекомендуется придерживаться всех стандартов и правильной технологии производства. Требуемая прочность бетона приобретается через 1 месяц после заливки. При этом в течение этого времени должен быть обеспечен надлежащий уход. Для ускорения набора необходимых характеристик используют способ пропаривания бетона. Факторы, влияющие на прочность в бетонных конструкциях выделяют такие:

Прочность изготавливаемого материала зависит от марки цемента, а также качества и количества воды.

• активные свойства вяжущего компонента;
• объем воды в растворе и ее качество;
• степень уплотнения;
• температура и влажность внешней среды;
• марка выбранного бетона;
• режимы обработки;
• однородность смешивания компонентов смеси.

Таблица зависимости класса бетона от прочности:

Где применяют передаточную прочность бетонных конструкций и бетона

В условиях строительной площадки передаточная прочность не применяется, да и мастера учитывают показатель чрезвычайно редко. Определение больше производственное, указывает на прочность бетона во время обжатия при передаче камню напряжения арматуры.

Но без данной характеристики трудно выполнить качественное преднапряженное изделие любого типа. Значение нормируется в проекте, других технических документах на создаваемое железобетонное изделие. Стандартное значение – минимум 70% проектной прочности.

Формула определения передаточной прочности:

Rbp = 0,7B

• Rbp – прочность передаточная;
• В – прочность проектная;
• 7 – коэффициент, который не меняется.

Если значение, полученное при испытании, удовлетворяет расчетному показателю, изделие рекомендуют снять с напряжения. При отрицательном показателе решение оставляют на усмотрение заведующего лабораторией либо технолога про продление времени предварительного напряжения элемента.

Виды приборов

При проведении измерительных мероприятий чаще всего используется один из двух основных типов измерительного оборудования. Естественно, проведение работ своими руками подразумевает именно этот вариант, так как цена специального пресса очень велика, да и нет смысла держать его, если у вас нет специальной испытательной лаборатории по оказанию услуг по измерению прочности и других показателей.

Определение прочности механическим методом

Если проводится неразрушающий контроль (НК) механическим способом, то главный нормативный акт, которым обязательно следует руководствоваться, это ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами НК». В данном документе изложены правила испытаний как тяжелых, так и легких бетонов с предельными значениями прочности, не выходящими за рамки диапазона от 5 до 100 Мпа.

В данную группу приспособлений входит несколько основных разновидностей оборудования, которое отличается по способу определения тех или иных косвенных характеристик.

Это могут быть следующие показатели:

• Энергия удара специальным бойком.
• Значение отскока бойка от прижатого к стене ударника.
• Размер оставленного следа от удара.
• Показатель усилия, необходимого для разрушения небольшого участка на ребрах конструкции или при вырыве закрепленного анкерного болта.

Прибор может состоять из бойка и блока управления, или все может располагаться в бойке (самые современные варианты реализуются именно так)

Особенности проведения измерений с помощью того или иного метода зависят от множества факторов, поэтому инструкция по эксплуатации прибора обязательна к изучению. Рассмотрим самый популярный вариант проведения испытаний – метод упругого отскока.

Технология выглядит следующим образом:

Измерительный узел должен располагаться перпендикулярно поверхность, чем больше перекос, тем больше погрешность измерений, не стоит забывать об этом.

Сила должна прилагаться перпендикулярно, это гарантирует точность измерений

• Проверку нужно провести на разных участках поверхности, для корректности измерений следует иметь как минимум 5 значений и определить среднее арифметическое.
• С помощью специальной формулы высчитывается показатель прочности той или иной конструкции. На самом деле, все достаточно просто и, следуя рекомендациям и требованиям инструкции, можно проводить качественные измерения, даже не имея соответствующей практики.

Современные приборы очень компактны и удобны в работе

Использование ультразвукового метода

При использовании данного способа расчета показателей прочности бетона или кирпича все требования к измерениям и порядок их проведения определяет ГОСТ 17624-87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности». Стоит отметить, что с помощью такого метода можно проводить измерения практически всех видов бетона, это делает данный вариант максимально универсальным.

Ультразвуковой прибор для определения прочности бетона отличается простотой и удобством работы

С помощью ультразвука можно измерять как показатели готовых конструкций, так и материала, который еще не набрал оптимальные показатели прочности. То есть, можно отслеживать процесс отвердения материала.

Особенности данного вида измерений заключаются в следующем:

• Сам метод основан на физической взаимосвязи значения прочности бетона и скорости распространения по нему звуковых колебаний. Эта взаимосвязь может выражаться в виде формулы, графика или таблицы, специалисты называют ее «градуировочная характеристика». Этот показатель определяется отдельно для каждого объекта измерений, в процессе проверки используется поверхностное либо сквозное прозвучивание.
• По результатам проверки и подбора градуировочных характеристик проводятся основные испытательные мероприятия, причем проводиться они должны тем же способом, что и проверочные.
• На основе полученных показателей и определяется фактическая прочность того или иного участка бетонной конструкции.

Проверка может понадобиться в самых различных случаях: от определения надежности конструкции до расчета динамики застывания бетонного материала. Если будет осуществляться резка железобетона алмазными кругами,также желательно измерить прочность и подобрать оптимальный тип круга по бетону.

Приборы могут иметь самую различную конфигурацию, важно, чтобы точность измерений была как можно выше

Показатели кубиковой прочности бетона

Лабораторные показатели кубиковой прочности бетона зависят от размера кубов. Так, опытным путем было установлено, что коэффициент прочности обратно пропорционален размеру кубов: чем он больше, тем меньше получается прочность. Прочность кубов с ребром 10 см на 10% выше, чем у эталонных образцов, а с ребром 30 см – на 11-13% ниже.

Такая разница в результатах обуславливается влиянием силы трения, которая возникает между гранями опытного куба и плитами пресса – чем больше грань, тем больше, соответственно, и сила трения. Также многое зависит от структуры бетона.

Кубиковая прочность бетона, или иными словами предел сжатия, как уже говорилось выше, является предопределяющей характеристикой бетона устойчивости этого материала к другим видам воздействий, таким как и морозоустойчивость, к примеру, которые помогают определить бетон по классу и марке.

Что такое передаточная прочность бетона?

Это кубиковая прочность бетона в момент обжатия Rbp. Как правило, она меньше проектной прочности (классаВ). Ждать, когда бетон наберет 100 % проектной прочности, – расточительно, особенно в условиях заводского изготовления. Поэтому назначают такую минимальную величинуRbp, которая обеспечила бы прочность и трещиностойкость изделия при обжатии, подъеме и перевозке, полагая, что до приложения эксплуатационных нагрузок бетон наберет проектную прочность. В любом случаеRbpпринимают не менее 50 % от классаВи не менее 11 МПа (а для канатов, проволоки классов В-II и Вр -II, стержней классов А-VI и выше – не менее 15,5 МПа). Следует помнить, что чем нижеRbр, тем больше потери от ползучести, тем меньше сила обжатия; чем вышеRbp, тем больше продолжительность термообработки, тем дороже конструкция. Опыт показывает, что в большинстве случаев оптимальной является величинаRbp = =0,7B.

К сожалению, в Нормах проектирования отсутствует обозначение призменной передаточной прочности бетона, а именно она чаще всего и участвует в расчетах. Поэтому проектировщикам приходится вводить собственные буквенные обозначения для этой характеристики.

42. С какой целью потери напряжений разделяют на первые и вторые?

Первые потери проявляются в процессе изготовления, до окончания обжатия бетона. Вторые – после изготовления, до начала эксплуатации конструкции. Разделяют их потому, что преднапряженная конструкция в разные периоды испытывает разные нагрузки, на действие которых необходимо проверять прочность и трещиностойкость. Сразу после изготовления – силу обжатия и собственный вес при подъеме или перевозке. В это время в напрягаемой арматуре проявились только первые потери, сила обжатия еще велика, а прочность бетона мала. К началу эксплуатации проявились и первые, и вторые потери, сила обжатия уменьшилась, а прочность бетона выросла и достигла проектного значения.

43. Зависят ли потери напряжений от способа натяжения арматуры?

Да, зависят. При натяжении на упоры к первым потерям относят потери от релаксации напряжений стали 1, от перепада температуры2(при натяжении на упоры стенда), от деформации анкеров3, от трения арматуры об огибающие приспособления4, от деформации формы5(при неодновременном натяжении на упоры формы) и от быстронатекающей ползучести6, а ко вторым – потери от усадки8и длительной ползучести бетона9.

При натяжении на затвердевший бетон релаксация напряжений стали и полная ползучесть бетона проявляются уже после обжатия, поэтому к первым потерям относят только потери от деформации анкеров 3и от трения о стенки каналов (или о поверхность бетона)4, а ко вторым – потери от релаксации7, от усадки8, от ползучести9и некоторые другие, связанные с особенностью самой конструкции.

44. Как учитывается укорочение бетона при обжатии?

При передаче усилия обжатия происходит укорочение бетона вместе с напрягаемой арматурой (см. также вопрос 35), причем укорочение бетона имеет две составляющие – упругую и пластическую. Пластическую составляющую (усадку и ползучесть) учитывают при подсчете потерь 6, 8 и 9, а упругую в потери не включают, т.к. упругие деформации – обратимые, и напряжения, вызванные ими, арматура теряет временно, до приложения внешней нагрузки. Эти временные потери учитывают с помощью геометрических характеристик приведенных сечений (см. вопрос 49).

Показатели подвижности

В том случае, когда марка бетона по подвижности была выбрана правильно, но заказывается он у поставщика и у вас есть сомнения в соответствии доставленного продукта с заявленными характеристиками, а цена смеси не так уж и мала, тогда можно на строительной площадке произвести проверку.

Определение подвижности бетонной смеси может быть произведено прямо во время разгрузки 2 способами:

• Определение методом анализа монолита;
• Конус для определения подвижности бетонной смеси.

Определение эластичности путем анализа монолита

Монолитный кубик

Инструкция подобной проверки оговаривает возможность определения любого показателя пластичности смеси:

1. Перед началом проверки следует соорудить из деревянных досок несколько ящиков в форме куба с размером сторон 10-15 см;
2. Перед тем как заливать в подготовленные формы бетон следует древесину немного увлажнить, чтобы исключить забор влаги из раствора;
3. Раствор заливаем в ящики, после чего массу нужно проштыковать острым прутом арматуры, уплотнив таким образом монолит и выпустив воздух;

4. Кубики должны просохнуть в течение 28-30 дней при температуре не меньше 20С и влажности не менее 90%;
5. После того как созданные образцы просохнут, следует отправить их в лабораторию, где и будет произведена проверка смеси на соответствие заявленным показателям.

Явным недостатком данного метода является его длительность, потому чаще применяют метод определения пластичности при помощи конуса.

Определение эластичности конусом

На фото — схема конуса

Для применения данного метода понадобится конус для проверки подвижности бетона выстой около 30 см. В такой форме не должно помещаться больше 6 л материала.

Производится данная проверка следующим образом:

1. Конус заполняют раствором;
2. Бетон проштыковывается для уплотнения и удаления пустот;
3. Конус снимают и располагают рядом с раствором;
4. Производим проверку на эластичность:
   • Если осадка бетона составит 5 см, значит перед вами жесткий бетон;
   • Если осадка более 5 см, значит пред вами подвижный бетон.

Состояние массы после снятия конуса

Передаточная бетонная прочность

Это способность сохранять цельную внутреннюю текстуру под давлением арматуры. Задаётся данная величина самим проектом, а контролируется ТУ и ГОСТом (не должна быть меньше 70% марки проекта). Прочность, с учётом стандартных видов арматуры и нюансов производства, должна быть не меньше 14 МПа. В остальных случаях (стержневая арматура вида Ат-6, арматурные канаты) – не меньше 20 МПа.

Как определить класс бетона на прочность

Выбор метода и способов оценки прочности бетона при испытании строительных конструкций

зависит от целей выполняемого исследования. Прочность бетона определяется неразрушающим и разрушающим методами контроля.

Разрушающий метод – отбор проб из материала путём высверливания керна. Полученные образцы разрушают с помощью пресса в лаборатории.

Неразрушающий метод разделяется на прямой и косвенный.

Прямой метод – местные разрушения конструкции, но без повреждения ее в целом. Заключается в отрыве, отрыве со скалыванием, скалывании ребра.

Косвенный метод – проводится уточнение класса бетона без внедрения приборов в тело конструкции.