Прочность бетона и методы испытания качества

Прочность бетона — это его способность не разрушаясь воспринимать нагрузки или иные воздействия, которые вызывают внутренние напряжения материала.

Покупаете ли вы готовую бетонную смесь или смешиваете ее своими руками на стройплощадке — перед тем как начинать строительство, проведите испытания, чтобы определить прочность бетона.

От чего зависит прочность

При твердении смеси прочность бетона увеличивается. Но под влиянием многочисленных факторов этот процесс протекает с разной скоростью.

Прочность бетона зависит от таких факторов:

• количество и качество вяжущего — чем больше (до определенного уровня) в смеси вяжущего, качественного и правильно помолотого цемента, тем она прочнее;

• количество воды — избыток жидкости приводит к образованию пор и снижению прочности, недостаток влечет за собой жесткость смеси и проблемы с ее укладкой;

• температурные условия — оптимальная температура, чтобы бетон набрал прочность, равна +18...+20 °C при влажности 90–100%;

• качество смешивания составляющих и степень уплотнения — чем лучше промешены компоненты, тем плотнее и прочнее бетон.

Классы и марки

Марка — среднее значение прочности, которое получили при оценке серий контрольных образцов бетона. Обозначается в формате «М + цифра». Цифрой указывается предельная нагрузка на бетонную поверхность, единица измерения — кг/см2.

Класс — минимально гарантированное значение прочности бетона, установленное после изучения серии образцов. Обозначается индексом «В + цифра». Цифра показывает давление в МПа, которое эталонный образец выдерживает не разрушаясь.

Возраст

При покупке бетонного раствора важно знать, что такое проектный и промежуточный возраст. Эти понятия связаны с прочностными параметрами.

Проектный возраст — это гарантированное время затвердевания бетона, по истечении которого материал должен приобрести максимальную прочность. Он указывается в договоре фирмой–продавцом. Если же это не оговорено, проектный класс прочности бетона фиксируют на 28-е сутки — по ГОСТу, к этому времени бетонная смесь затвердевает полностью и достигает своей максимальной прочности.

Промежуточный возраст — это оговоренный в договоре на поставку смеси возраст, при котором бетон достигает определенной прочности. Например, 70% проектного класса на 7 сутки твердения. Но на практике, реальный показатель не всегда соответствует оговоренному. Это случается по ряду причин, например, из-за неподходящих погодных условий.

Методы испытания

Провести испытание бетона на прочность можно различными методами. Это регламентировано ГОСТ 18105-2018. Согласно стандарту, приняты такие методы определения прочности бетона:

• Разрушающие. Выполняются по контрольным образцам. Их формируют из бетонной смеси до ее укладки или выбуривают керны из уже построенных конструкций.

• Прямые неразрушающие. Не разрушают конструкцию в целом, но связаны с небольшими повреждениями.

• Косвенные неразрушающие. Проверка класса бетона выполняется вообще без повреждений конструкции.

Определение прочности бетона разрушающим методом возможно в любое время года. Тогда как неразрушающим — только при положительной температуре бетона.

Разрушающий

Согласно ГОСТам, разрушающий метод контроля бетона обязателен при строительстве конструкций из него. Подобные испытания на прочность проводят специалисты в условиях лаборатории. Для их проведения подготавливают образцы — кубики с длиной ребра 10, 15 см.

Для испытания кубиков бетона важно соблюдать условие: их твердение должно происходить при нормативной температуре и влажности. Чтобы обеспечить такие условия, контрольные образцы бетона выдерживают в камерах с автоматическим поддержанием оптимальной температуры и влажности.

Отбор образцов может выполняться из эксплуатируемых объектов. Предварительно инженеры–проектировщики определяют места их взятия в проектных документах. Выпиливаемая проба должна иметь такие же размеры, как контрольные кубики, возможно выбуривать образцы в виде цилиндра.

Анализ бетона в лаборатории проводят на гидравлическом прессе. Материал размещают под пресс, усилие постепенно увеличивают до того момента, пока образец не разрушится. Показатели предельного усилия при сжатии фиксируют и заносят в протокол испытаний бетона. Заказчику исследования выдают официальное заключение, в котором описывают результаты испытаний контрольных образцов.

Неразрушающий прямой

Проверку проводят на уже эксплуатируемом объекте. Можно получить результаты испытаний сразу, не проводя лабораторные испытания. Сюда относятся: методы отрыва, отрыва со скалыванием, скалывание ребра.

При отрыве на исследуемую поверхность крепят металлический диск. Далее с помощью специально предназначенного для этого инструмента его отрывают от конструкции. По разрушающему усилию судят о прочности материала.

При отрыве со скалыванием прибор для исследования прикрепляют прямо в полость конструкции. Бурят отверстия, в них устанавливают лепестковые анкеры. После этого часть материала отрывают и определяют разрушающее усилие.

Скалывание ребра применяют для испытаний бетона в сооружениях с внешними углами, например, в перекрытиях, балках или колоннах. Прибор крепят к углу анкером и дюбелем, наращивая усилие. Когда достигается разрушающая нагрузка, фиксируют предельное усилие.

Неразрушающий косвенный

Эти способы не предусматривают внедрение инструментов в тело конструкции. Сюда относят: ультразвуковое исследование, метод пластической деформации, а также методику ударного импульса и упругого отскока.

Между прочностью материала и скоростью, с которой в нем распространяются ультразвуковые волны, есть определенная связь. Именно на этой связи и основывается исследование бетона ультразвуком.

При УЗ исследовании используют датчик, который направляет волны сквозь толщу материала. Проверка качества проводится сквозным или поверхностным прозвучиванием конструкции.

Остальные перечисленные методы проводят с использованием специальных приборов: молотка Шмидта, спектрометра и других. Их объединяет то, что в точности результатов нельзя быть уверенным наверняка. Поэтому при проверке объектов на стройплощадках часто косвенные методы используют одновременно с прямыми.

Самостоятельная проверка

Бетонную смесь до укладки можно оценить визуально. У нее должен быть чистый серый цвет. Коричневый оттенок указывает на избыточное содержание песка, рыжий — на плохое качество заполнителей. Качественная смесь — однородная: не падает кусками, но и не льется водой.

Приблизительно узнать марку бетона в уже построенной конструкции помогает простой тест. Для его проведения нужно зубило и молоток. По зубилу со средней силой ударяют молотком. Если инструмент легко вбивается в бетонную толщу, марка прочности материала не выше М70. Если при ударе отделяются тонкие прослойки материала, это марка бетона М200 или ниже, от М100. На поверхностях из более прочных марок зубило или вообще не оставляет следа, или оставляет неглубокий след, но пластинки не отделяются.

Заключение

Неразрушающие испытания бетона позволяют быстро и без больших затрат проверить его качество без разрушения бетонной конструкции. Разрушающие методы обеспечивают наибольшую точность испытаний и могут применяться при любой температуре.