Бетон - недорогой и универсальный материал, который подойдет для строительства загородного дома, бани или гаража. Его не нужно дополнительно обрабатывать в отличие от дерева или железа. Грунтовые воды, высокая влажность и агрессивная среда не страшны ему, если выбрать подходящую марку.
Важнейшая характеристика этого материала - прочность. Она определяет сферу его применения. Если выбрать низкую марку, сооружение разрушится раньше срока. При несоблюдении технологии работ даже высокий показатель не станет гарантией надежности. Прочность на сжатие - это давление, которое он способен выдержать, не разрушаясь. Его измеряют в мегапаскалях (мПа). Класс (B) - это результаты таких испытаний. Бетон отличается от марки только тем, что выражает значение гарантированной прочности на сжатие. Это значит, что в 95 % случаев он выдерживает максимальное давление.
1. Соотношение воды и цемента.
Цемент способен впитывать определенное количество жидкости. Поэтому, если воды слишком много, то во время застывания она высыхает, создавая свободное пространство между наполнителями, что ухудшает прочность материала. Если жидкости добавить мало, то клеящие свойства цемента не активируются полностью.
2. Качество и марка цемента.
Этот ингредиент служит клеем для песка и щебня. Чтобы изготовить самые используемые в строительстве классы, применяют портландцемент М300-М500. Пропорции зависят от марки. Кроме того, если его хранить неправильно и долго, то качество упадет. Например, М500 за 2 месяца станет М400 даже на складе с хорошими условиями.
3. Транспортировка и бетонирование.
После приготовления смесь необходимо постоянно перемешивать, иначе она быстро потеряет свои свойства. Работать с бетоном без пластификаторов сложно уже через 2-3 часа, а добавки способны продлить этот период еще на несколько часов. Процесс твердения медленно начинается сразу после того, как раствор развели, поэтому обязательно использовать специальный транспорт и бетоносмеситель для его заливки в фундамент и другие крупные конструкции.
4. Условия набора прочности.
Необходимо создать все условия, чтобы добиться заявленной марки. Дальше в тексте будет раздел, посвященный этому вопросу.
5. Щебень.
Некоторые строители творчески подходят к выбору наполнителей для бетонной смеси, применяя все подручные материалы. Такой прием приведет к значительному снижению прочности на сжатие, а в результате ваша постройка не будет надежной. Для фундамента подойдет мелкий щебень 5-20 мм, для крыльца или других конструкций с небольшими нагрузками его размеры могут доходить до 35-40 мм. Иногда два вида щебня смешивают, чтобы они равномерно заполняли все пространство.
Щебень бывает гравийным и гранитным. Второй прочнее, поэтому его используют для изготовления высоких классов, предназначенных для больших нагрузок. Бетон на гравии применяют для строительства небольших домов.
Качественный раствор делают на основе песка с фракциями 1,3-3,5 мм. В песке из карьера много глины и мелких камней, а частицы имеют неоднородный размер. Этот наполнитель должен быть вымыт и просеян. Речной песок намного лучше, так как он чистый и более однородный.
Маркировка
Эта характеристика обозначает усредненный предел прочности на сжатие бетона. Ее выражают в кгс/кв.см. Для строителя марка и класс - это одно и то же. Но в проектах домов и нормативной документации используют классы, а продают бетон по маркам.
Таблица соответствия популярных классов и марок:
Приступать к дальнейшим строительным работам после заливки можно только через неделю. Бетон набирает прочность на сжатие в течение всего срока службы, чем старше здание, тем оно прочнее. Он достигает марочной прочности через 28 дней. Чтобы ваш дом простоял долго, важно создать материалу наилучшие условия.
Многие думают, что бетонный раствор начинает твердеть через какое-то время после разведения. Это не так, процесс затвердевания начинается сразу же: цемент постепенно склеивает все составные элементы. Поэтому важно постоянно перемешивать смесь во время бетонирования. Работы должны быть закончены максимально быстро.
Портландцементу необходима влажная среда для качественного склеивания наполнителей, поэтому в сухую погоду поверхность нужно ежедневно поливать небольшим количеством воды. Прямое солнце вредно для только что залитой бетонной смеси, лучше создать над ним тень.
Если температура воздуха падает ниже нуля, набор прочности останавливается, так как вода замерзает, но есть методы, решающие эту проблему. Важно, чтобы бетон набрал хотя бы часть заявленного параметра. Например марки М200-М300 могут подвергаться охлаждению, когда достигнут 40 % своей прочности, то есть как минимум 10 мПа. Противоморозные добавки. Использование специальных солей популярно в частном строительстве, но их нельзя добавлять слишком много, так как прочность бетона при этом понижается.
Главный враг прочности бетона - резкие колебания температур. Если он оттаивает и замерзает несколько раз в первые дни после заливки, его прочность может снизиться в разы.
3. Бетон и дождь.
Через несколько часов после заливки дождь не причинит особого вреда. Но если перед бетонированием стоит пасмурная погода и есть вероятность осадков, рекомендуется соорудить навес или подготовить пленку. Второй вариант замедлит процесс твердения, так как цементу необходим воздух. Небольшая морось не причинит бетону сильного вреда, хотя его поверхность уже не будет гладкой. Но ливень может стать серьезной проблемой.
4. График набора прочности в зависимости от температуры.
Числа в таблице - процент от заявленной прочности на день, указанный в первом столбике. Это средние показатели для марок М300-М400, сделанных на основе портландцемента М400-М500. Наиболее подходящая температура для затвердевания варьируется от +15 до +20 градусов.
| Сутки | Температура воздуха |
||||
| 0 | +5 | +10 | +20 | +30 | |
| 1 | 5 | 9 | 12 | 23 | 35 |
| 2 | 12 | 19 | 25 | 40 | 55 |
| 3 | 18 | 27 | 37 | 50 | 65 |
| 5 | 28 | 38 | 50 | 65 | 80 |
| 7 | 35 | 48 | 58 | 75 | 90 |
| 14 | 50 | 62 | 72 | 90 | 100 |
| 28 | 65 | 77 | 85 | 100 | |
По правилам специалисты проводят процедуру определения прочности на нескольких образцах с каждой партии. Бетон заливают в квадратную форму с размером ребра 100-300 мм, оставляют эту конструкцию на 28 дней при температуре +20, в стопроцентной влажности. Как уже было сказано, в течение этого времени происходит набор прочности бетона. Затем инженеры ставят куб под гидравлический пресс и давят на него, пока бетон не начнет разрушаться. После они вычисляют прочность в мПа. Если вы интересуетесь подробностями процедуры, посмотрите ГОСТ 10180-2012, где перечислены все необходимые условия.
Способы определения прочности
В современных лабораториях используют и другие методы, но для точного определения прочности на сжатие их применяют в комплексе. Некоторые приборы позволяют проводить исследования уже готовых конструкций.
Наиболее популярные из них:
1. Метод скалывания ребра. Измеряется сила усилия, необходимая для его скола.
2. Ударный импульс. Регистрируется энергия удара.
3. Пластическая деформация. Замеряется отпечаток воздействия на бетон.
4. Ультразвуковой способ. Единственный, который позволяет приблизительно определить прочность, не повреждая материал. Но его применяют только для бетона не более 40 мПа. Впрочем, такие высокие марки почти не используются в строительстве домов.
Точно определить марку самостоятельно невозможно, хотя при сильном нарушении технологии производства цвет становится почти белым, а поверхность легко царапается. Чтобы узнать прочность бетона на сжатие, вы можете принести образец в независимую лабораторию. Для этого сколотите деревянную форму, тщательно утрамбуйте смесь и храните в максимально приближенных к идеальным условиях.
Одним из наиболее востребованных искусственных каменных материалов в современном как индивидуальном, так и профессиональном строительстве является бетон. Получается он в результате соединения таких ингредиентов как вода, цемент и наполнителей разного размера, таких как гравийный, гранитный или известковый щебень. Этот стройматериал может быть классифицирован по множеству самых разных признаков, но наиболее часто его подразделяют по прочности. Что такое прочность бетона и о чем она свидетельствует, рассмотрим более подробно в этой статье.
Что понимается под прочностью?
Прочность – это возможность какого-либо материала противостоять внешним и внутренним деструктивным процессам, таким, как, например, неравномерное промерзание или прогревание. Прочность на сжатие бетона является одной из самых значимых характеристик. Именно от нее зависит длительность и надежность использования того или иного строения, а также его устойчивость к различным негативным воздействиям окружающей среды. В результате взаимодействия, при стабильно положительных температурах окружающей среды и высокой, в пределах 80%, влажности, таких материалов как вода и цемент, происходит нарастание прочности бетона.
Факторы, оказывающие влияние
На то, каким будет бетон по прочности, оказывают воздействие, прямое или косвенное множество факторов:
Как определить?
Сегодня существует множество методов, посредством которых возможно выполнить определение прочности бетона, перечислим некоторые из них:
1. Акустик-эмиссионный.
2. Вибрационно-акустический.
3. Выбуривания кернов.
4. Инфракрасный.
5. Стандартных образцов.
6. Электрического потенциала.
7. Неразрушающего контроля.
Методы неразрушающего контроля
Наиболее широкое распространение в нашей стране получили методы группы неразрушающего контроля, к которым относятся:
По результатам, полученным во время исследований, проводят вычисление прочности изучаемого вида бетона, как среднеарифметического значения всех полученных результатов. Эксперимент проводят на протяжении четырех недель затвердевания бетона при положительных температурных показателях и необходимом уровне влажности.
Все это время поддерживаются условия, при которых в исследуемом образце всегда оставалась влага. Среднеарифметический показатель, полученный в конечном результате, служит основанием для присвоения класса прочности и марки бетона.
Современные марки, согласно действующим стандартам, могут иметь значение в диапазоне от 50 до 800 кг/сил на см. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», присвоенный бетону класс, обозначается латинской «В» и цифрами от 3 до 80, показывает какое давление в МПа (мега Паскалях), он может выдержать.
Ниже приведена таблица, в которой указаны как соотносятся между собой марка и класс наиболее популярных и широко применяемых бетонов.
| Статьи |
Неизменно возникает в процессе его выбора и покупки. По мере развития технологий создавался весьма обширный ассортимент марок этого строительного материала.
Каждый вид бетона предназначен под конкретные условия его использования. Есть более универсальные растворы или для специальных задач.
Определяющим показателем при покупке бетонной смеси являются условия и задачи ее использования. Для бетонных растворов существует два классифицирующих обозначения – марка и класс. Они информируют покупателя о свойствах строительного материала. Первая – это значение средней прочности, а второй - гарантировано обеспеченная прочность, которая обозначает, что свойства бетонных изделий обеспечиваются в 95 и больше случаях из 100.
Марка и класс определяется значениями:
Этот индекс обозначается в цифровом значении и буквой М. Существует обширный перечень марок бетона марок от 50 до 1000, наиболее часто используется около десятка. Для свойств бетона определяющими условиями являются количество и качество цементной смеси в составе порошка. Марка зависит от расчетной прочности на сжатие — это значение в кгс/см2 на момент затвердевания раствора (на 28 день).
Чем больше цифра в индексе, тем бетон прочнее. Это значит, что он имеет больше цемента лучшего качества. Такой бетон дороже. Поэтому основная задача при выборе – найти баланс между ценой и требуемыми свойствами при возведении конкретного сооружения.
С раствором высокой прочности труднее работать – смесь быстрее сохнет, а это чревато последствиями при медленной работе: доставлять раствор и работать с ним нужно быстрее.
Класс обозначается буквой В и цифровым индексом после него. Список тоже достаточно внушительный – от 3,5 до 80 (всего 21), это зависит от его разделения по прочности на нагрузку, возникающую от сжатия, но наиболее популярными стали тоже около десятка позиций (В15; В20; В25; В30; В40 и т. д.) Цифра означает показатель МПа (мегапаскали).
Каждый класс можно приравнять к конкретной марке и наоборот. В большинстве случаев в проектных документах указывают именно его, а не , а в заказах на приобретении смеси – наоборот.
Лучше всего эти показатели отобразить таблицей:
Табл. Соотношения марка-класс
| Класс бетона (цифровое значение тут — МПа) | Средняя прочность кгс/кв.см | Ближайшая марка |
| В5 | 65 | М75 |
| В7,5 | 98 | М100 |
| В10 | 131 | М150 |
| В12,5 | 164 | М150 |
| В15 | 196 | М200 |
| В20 | 262 | М250 |
| В25 | 327 | М350 |
| В30 | 393 | М400 |
| В35 | 458 | М450 |
| В40 | 523 | М500 |
| В45 | 589 | М600 |
| В50 | 654 | М700 |
| В55 | 720 | М700 |
| В60 | 785 | М800 |
Основным свойством, характеризующим бетон, является его прочность. Она измеряется в МПа (мегапаскали) или кгс/см2. Прочность зависит от таких составляющих:
Хорошую прочность бетону обеспечивает также влажная среда.
Есть такие виды прочности:
Непосредственно к качеству и марке бетона относятся прочности:
Их рассмотрим подробнее.
Бетон подобен природному камню: он имеет лучшую сопротивляемость сжатию, чем растяжению. Критерием прочности для бетона является предел его выдержки при сжатии. Это наиболее значимый показатель качества раствора. Например, бетон класса В15, марки М200 имеет среднюю стойкость сжатию 15 МПа или 200 кгс/м2, В25 – 25 МПа или 250 кгс/м2 и так далее.
Для определения этого показателя создают кубы-образцы, их помещают под лабораторный пресс. Постепенно увеличивают давление, и как только образец треснул – на экране прибора фиксируется значение этой характеристики.
Определяющим условием для присвоения класса бетона становится расчетный показатель по прочности на сжатие. Бетонная смесь высыхает и затвердевает долго – 28 дней. Вообще, этот процесс может длиться несколько лет, но именно на 28 день раствор приобретает свои основные качества. По окончанию этого срока смесь достигает показателя, определяемого ее маркой (прочность проектная или расчетная).
Прочность на сжатие - это характеристика механических свойств бетона, устойчивости к нагрузкам. Это показатель границы сопротивления затвердевшего раствора к механическому воздействию сжатия в кгс/м2. Смесь М800 имеет наибольшую прочность, М15 – наименьшую.
Этот показатель увеличивается с ростом числового индекса марки. Показатели растяжения и изгиба намного меньше, чем нагрузочная способность бетона. Для молодого бетона это отношение составляет около 1/20, для более старого – 1/8. Прочность на изгиб учитывают на проектных стадиях строительства.
Определяют ее следующим способом. Делают заливку из бетона в форме бруса с размерами, например, 120x15x15 см. После окончательного затвердевания его кладут на подпорки, расположенные на расстоянии 1 м, а в центр помещают нагрузку, которую постепенно увеличивают до момента разрушения образца. Размер испытуемой балки и расстояния между подпорками могут быть разными.
Показатель прочности на изгиб высчитывают формулой:
Rизг = 0,1PL/bh2,
где L – расстояние подпорок (1 м в нашем случае); Р – вес нагрузки + вес образца, Н; b, h – ширина и высота сечения бруса (0,15 м). Эта прочность обозначается Btb и цифрой от 0,4 до 8.
Осевое растяжение при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается. Она необходима для определения способности материала не растрескиваться при перепадах температуры и колебаниях влажности. Растяжение определяется как некоторая составляющая от прочности на изгиб.
Этот показатель наиболее сложно определить. Одним из способов является растягивание образцов балок на специальном растягивающем оборудовании. Бетон разрушается от двух противоположных растягивающих сил. Стойкость к осевому растяжению является важной для бетона, используемого для резервуаров, дорожного покрытия, там, где трещины от такого типа нагрузки недопустимы.
Мелкозернистые составы имеют лучшую стойкость, чем крупнозернистые (при той же прочности сжатия). По этому показателю классы бетона обозначаются Bt в диапазоне от 0,4 до 6, цифры обозначают показатель МПа.
Это значение являет собой нормируемый показатель прочности бетона напряженных элементов во время передачи на него натяжения армирующих деталей. Передаточная прочность предусматривается нормативными документами и техническими условиями для конкретного вида изделий.
В большинстве случаев она назначается не меньше 70% проектной марки и зависит от свойств арматуры. Рекомендуемая величина этого показателя не менее 15 или 20 Мпа для различных видов армирования. Вкратце это тот показатель, обозначающий уровень, когда армировочные пруты не проскальзывают при снятии с кондукторов.
Есть бетоны обычные или тяжелые (М25-М800) и легкие (М10-М200). Рассмотрим их подробнее.
От М5 до М35 применяются для ненесущих конструкций – они не особо прочные. М50 и М75 подходят для подготовительных работ перед заливкой бетона. М100-М150 – для малоэтажного строительства, конструктива, перемычек.
М200-М300 используются для большинства строительных задач. М200 отвечает классу В15, его прочность 196 кгс/м2 или 15 МПа. М250 (В20) имеет среднюю прочность 262 кгс/см2 или выдерживает давление 20 МПа, как и вышеуказанная марка набирает 70% прочности после 28 дней, а остальные 30% на протяжении полугода. Это . Стяжки, полы, отмостки, фундаменты, лестницы, подпорки, бордюры – наиболее часто изготавливают именно из него. Замерзает при минусовых температурах и теряет до 5% своей стойкости при размораживании.
Легкие бетоны можно проверить, ударив по ним молотком или проведя острым предметом – на поверхности останутся достаточно отчетливые следы.
М350 (класс В25) – кубический метр этого бетона способен выдержать нагрузку в 25 МПа, он отвечает М250. М400 (класс В30) – выдерживает нагрузку 30 МПа. Эти марки и выше используются для многоэтажных зданий, несущих, монолитных конструкций, чаш бассейнов. Наиболее часто используется для дорожного покрытия, плит перекрытий, так как водонепроницаемый (класс W8), морозостойкий (F200).
Марки от М350 (классы от В25) и больше относятся к более прочным бетонам, они имеют высокую плотность и лучшие показатели стойкости к морозам и влажности, но намного тяжелее.
Застывший бетон имеет специфический состав, разнообразные компоненты которого относят его к конгломератным материалам. Данное свойство свидетельствует об особенности раствора, а именно его качестве. Надежность бетонной конструкции определяется его совместимостью с другими материалами. В зависимости от этого, существуют различные классы и марки бетонного раствора, применение которых характерно определенному виду строительства. Предлагаем детально ознакомиться с каждым классом и маркой бетона по его прочности на осевое растяжение и сжатие.
В узком понимании в классах бетонной смеси определяется нагрузка, которую может выдержать одна единица площади поверхности при отсутствии повреждений. Единицы измерения устанавливали на протяжении многих лет. На сегодняшний момент показатели класса определяются в МПа.
Способ определения крепости раствора одинаков как для его класса, так и для марки. При испытаниях используются в специальных лабораториях, путем экспериментов с образцами материалов. С помощью специальных приспособлений производится работа по установлению максимального усилия на образец, при котором начинается его разрушение. Исходя из полученных данных, усилие приравнивается к давлению.
Для достижения правильных результатов необходимо учитывать соотношение вектора нагрузки и оси образца. С этой целью нижние стороны поверхности пресса и бетона помечаются осями, которые должны совпадать. Согласно ГОСТам, выделяют 18 видовых классов бетонного раствора, зависимо от прочности на сжатие. Например, бетон В35. Данное обозначение означает его прочность при давлении 35 МПа.
В случае если класс изделия, как показатель прочности не учитывается, используется стандарт надежности при помощи марки раствора. Суть данного определения состоит в отображении определенного свойства материала. Как и в предыдущем случае, это свойство определяется с помощью испытаний над образцами. Различают два общих значения определения марки:
Однако следует запомнить, что с помощью марки невозможно определить колебания крепости на всей бетонной поверхности.
Определенный класс бетона по прочности на сжатие имеет свою соответствующую марку. На практике была составлена таблица этого соотношения. Например, согласно таблице, марке М50 соответствует класс В3,5.
Коэффициент перевода класса бетона в соответствующую марку – 13,1.
Чаще всего при строительстве для определения прочности применяется термин «класс». В отличии от марок в этом параметре вычислена гарантированная крепость материала.
Строительство определенной бетонной конструкции требует четко установленной крепости бетонного раствора. Среди них выделяют:
Все вышеперечисленные правила установлены строительными стандартами. Однако они могут отличаться в зависимости от технических расчетов. Так, одно здание может быть построено на бетоне разной прочности – материалы на нижних этажах должны быть значительно выше от материалов верхних этажей.
Одним из быстрых и удобных способов определения прочности бетона является испытание путем сжатия склерометром или молотком Шмидта. Принцип его работы заключается в ударе бойка по бетону и его отскоке. Вследствие этого специальный указатель перемещается на определенную высоту, которая соответствует установленной марке бетона.
Несмотря на простоту в использовании, данное приспособление не пользуется популярностью, поскольку не может дать точных значений. Это возникает от влияния на испытание других факторов, таких как характер поверхности образца, его толщина, структура и уплотнение.
Показатели марки и класса бетонных материалов – это самые важные показатели их сопротивления сжатию и осевой растяжке. В отличии от качеств относительно стойкости к низким температурам, влаге, именно они учитываются в первую очередь при покупке материалов.
Следует запомнить, что прочность – это не стабильная величина. В процессе твердения бетон становится крепче. Все эти правила следует обязательно учитывать при строительстве.
Предел прочности бетона на сжатие обычно определяют на образцах кубической формы с размерами грани 70, 100, 150, 200, З00 мм; а также на образцах цилиндрической формы диаметром 70, 100, 150, 200 мм и высотой или . Размеры образцов выбирают в зависимости от максимального размера зерен заполнителя. Максимальный размер зерен заполнителя должен быть не более 1/4 размера грани куба или диаметра цилиндра. Образцы испытывают сериями по три образца.
Перед формованием внутреннюю поверхность металлических форм смазывают тонким слоем машинного масла. Уплотнение бетонной смеси при изготовлении образцов осуществляют способом, принятым в технологии производства изделий. При невозможности выполнения этого условия, образцы формуют следующим образом. Укладку бетонной смеси и ее уплотнение производят штыкованием с помощью металлического стержня диаметром 16 мм. Количество штыкований определяется из расчета 10 штыкований на каждые 100 см 2 площади образца.
При уплотнении бетонной смеси с подвижностью менее 10 см или жесткостью до 11с форму закрепляют на лабораторном вибростоле с помощью металлических зажимов. Форму заполняют бетонной смесью с избытком и включают вибростол. Вибрирование продолжают до тех пор, пока смесь полностью не заполнит форму с образованием на поверхности цементного молока.
При изготовлении образцов из бетонной смеси жесткостью 11 с и более, на форме закрепляют насадку. Форму с насадкой жестко закрепляют на виброплощадке и устанавливают на поверхность смеси пригруз, обеспечивающий давление (4±0,5) кПа, и вибрируют до прекращения оседания пригруза, плюс дополнительно 5-10 с.
Затем излишек бетонной смеси срезают металлической линейкой, и поверхность образца сглаживают кельмой. При определении пределов прочности на сжатие товарного бетона поверхность образцов закрывают влажной тканью, выдерживают в комнате при температуре воздуха (20±3)°С не менее 24 часов, а затем распалубливают и помещают в камеру нормального твердения. Если предусмотрено тепловлажностное ускоренное твердение бетона, то образцы в формах помещают в пропарочную камеру и подвергают тепловлажностной обработке по заданному режиму. Чаще всего образцы подвергают твердению вместе с изделиями в идентичных условиях.
Перед испытанием образцы подвергают визуальному осмотру (дефектные образцы испытаниям не подлежат), взвешивают, определяют среднюю плотность. Среднее значение средней плотности бетона округляют до десяти кг/м 3 . Испытуемый образец устанавливают на нижнюю плиту гидравлического пресса так, чтобы направление разрушающей силы было параллельно слоям бетонной смеси при ее уплотнении. Нарастание нагрузки на образец должно быть постепенным. Скорость нарастания нагрузки должна быть в пределах (0,6±0,4) МПа в секунду.
Предел прочности бетона, МПа (кгс/см 2), выражают по формуле
где Р – разрушающая сила, Н (кгс); F - площадь поперечного сечения образца, мм 2 (см 2); - масштабный коэффициент.
Значения масштабных коэффициентов выбирают из таблицы 10 в зависимости от размеров испытуемых образцов.
Таблица 10
Значения масштабных коэффициентов для приведения прочности
тяжелого бетона к прочности бетона в образцах базового размера
После вычисления предела прочности отдельных образцов рассчитывают среднее арифметическое значение предела прочности в данной серии образцов: из двух образцов ─ по двум образцам; из трех образцов ─ по двум наибольшим по прочности образцам.
Определение прочности тяжелого бетона
Неразрушающими методами
Для более полного контроля прочности бетона в изделиях недостаточно обычных стандартных испытаний контрольных образцов. Образцы имеют другие размеры, что сказывается на условиях их формования и твердения, и поэтому они оценивают прочность бетона в изделии лишь с некоторой степенью приближения.
В настоящее время широко используют неразрушающие методы контроля прочности бетона, которые позволяют ориентировочно определить прочность в любой конструкции или на любом отдельном участке конструкции или изделия без их разрушения. Неразрушающие методы можно разделить на
две группы: механические или поверхностные (методы упругого отскока, ударного импульса, пластических деформаций, отрыва участка конструкции, скалывания ребра конструкции и т.д.) и физические (ультразвуковые, резонансные методы, метод свободных колебаний). При использовании неразрушающих методов прочность бетона определяют по градуировочной зависимости, связывающей косвенный показатель прочности бетона (величина отскока бойка, диаметр отпечатка на бетоне, скорость прохождения через него ультразвукового импульса и т.п.) с прочностью бетона. Градуировочная зависимость устанавливается на основании параллельных испытаний под прессом и неразрушающим методом не менее чем пятнадцати серий контрольных образцов-кубов. Контрольные образцы отбираются из произвольно выбранных замесов. Если отобранные таким образом образцы не обеспечат разброса значений прочности бетона в диапазоне, дающем возможность построить градуировочную зависимость, допускается изготавливать до 40% образцов с отклонениями по цементно-водному отношению до ±0,4.
Среди механических неразрушающих методов на практике наиболее распространены: метод пластических деформаций, основанный на принципе заглубления в бетон бойка (шарика) при ударе и получения отпечатка (лунки) на бетоне определенного диаметра, и метод упругого отскока, в котором косвенной характеристикой прочности является величина отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника).
Первый метод испытания бетона реализуется с помощью пружинных приборов с определенной энергией удара, а также молотка Кашкарова с произвольной энергией удара. С целью уменьшения влияния этого параметра на результаты измерений, при использовании последнего прибора косвенной характеристикой прочности бетона является соотношение диаметров отпечатков на бетоне и эталонном стержне.
Эталонный молоток конструкции К. П. Кашкарова представлен на рисунке 14. Метод определения прочности бетона заключается в том, что при ударе молотком по поверхности бетонной конструкции одновременно образуется два отпечатка: первый диаметром - на бетоне, второй диаметром - на введенном в молоток эталонном стержне. За косвенную характеристику прочности бетона принимают отношение : , по которому определяют прочность бетона в данном месте конструкции. Эталонный стержень изготовлен из стали Ст3 длиной 150 и диаметром 10 мм; конец стержня заострен.
Эталонным молотком наносят не менее 5 ударов в различных точках по длине или площади конструкции. Во время испытания необходимо следить за тем, чтобы ось головки молотка была перпендикулярна поверхности испытуемой конструкции. После каждого удара эталонный стержень передвигают таким образом, чтобы расстояние между центрами соседних отпечатков было не менее 10 мм. Удары по поверхности испытуемой конструкции наносят так, чтобы расстояние между местами испытаний было не менее 30 мм. Диаметр лунок на бетонной поверхности и эталонном стержне измеряют с точностью до 0,1 мм угловым масштабом, состоящим из двух стальных измерительных линеек, склепанных под углом.
Рис. 14. Эталонный молоток конструкции К.П. Кашкарова
Для облегчения измерения диаметров отпечатков на бетоне удары можно производить через листы копировальной и белой бумаги.
Прочность бетона в конструкции устанавливают с помощью градуировочной зависимости по среднеарифметическому значению косвенной характеристики. Полученные таким образом значения прочности справедливы для бетона с влажностью 2 – 6%. В случае повышенной влажности значения предела прочности бетона необходимо умножить на поправочный коэффициент влажности, принимаемый равным при влажности 8 % ─ 1,1; при влажности
Метод упругого отскока позволяет получать более достоверные данные о прочности бетона, так как на величину упругого отскока в большей степени влияют внутренние слои конструкции. Этот метод осуществляется с помощью молотков Шмидта, часто называемых склерометрами. ОМШ–1 (рис.15) предназначен для определения прочности бетона на сжатие в диапазоне
5 – 40 МПа в бетонных и железобетонных конструкциях.
Перед выполнением удара нажатием ладони на сферический конец индентора 1 приводят склерометр в рабочее положение. При этом стрелка на шкале прибора должна занять нулевое положение. Затем устанавливают склерометр в выбранную точку испытуемой поверхности перпендикулярно к ней.
Рис. 15. Склерометр ОМШ–1
Удерживая склерометр за корпус двумя руками так, чтобы один палец находился у стопора, прижимают индентор к поверхности бетона и плавно сдвигают к ней корпус прибора до щелчка (удара). Не отводя склерометр от поверхности бетона, нажимают пальцем на кнопку – стопор 2, фиксируя положение бегунка со стрелкой 3 после удара. Высоту отскока определяют по шкале с точностью до единицы (0,5 деления шкалы).
Таким образом выполняют испытание в не менее чем пяти точках изделия. Затем вычисляют среднее значение величины упругого отскока и определяют прочность бетона по градуировочной зависимости, заранее установленной путем параллельных испытаний контрольных кубов бетона склерометром и на прессе. При испытании контрольных кубов склерометром они должны быть зажаты в прессе усилием (30±5) кН. Положение склерометра относительно испытуемой поверхности должно быть таким же, как и при установлении градуировочной зависимости, то есть горизонтально. При необходимости испытания горизонтальных или наклонных поверхностей следует учесть угол наклона между продольной осью прибора и горизонтальной плоскостью для введения поправки при обработке результатов.
