Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение прочности бетона: методы и их особенности

Определение прочности бетона: методы и их особенности

Прочность бетона является важнейшей характеристикой, от которой зависят эксплуатационные параметры материала. Под прочностью подразумевают способность бетона противостоять внешним механическим силам и агрессивным средам. Особенно актуальны способы определения этой величины методами неразрушающего контроля: механическими или ультразвуковым.

Правила испытания прочности бетона на сжатие, растяжение и изгиб определяются ГОСТ 18105-86. Одной из характеристик прочности бетона является коэффициент вариации (Vm), который характеризует однородность смеси.

По ГОСТ 10180—67 предел прочности бетона при сжатии определяется при сжатии контрольных кубов с размерами ребер 20 см в 28-суточном возрасте — это так называемая кубиковая прочность. Призменная прочность определяется как 0,75 кубиковой прочности для класса бетона В25 и выше и 0,8 для класса бетона ниже В25

Помимо ГОСТов, требования к расчётной прочности бетона задаются в СНиПах. Так, например, минимальная распалубочная прочность бетона незагруженных горизонтальных конструкций при пролете до 6 метров должна составлять не менее 70% проектной прочности, а свыше 6 метров – 80% проектной прочности бетона.

Факторы, влияющие на прочность бетона

Бетон производится из цемента, заполнителей и воды. Смесь закладывается в опалубку (форму) и затвердевает. Этапы создания и затвердевания раствора оказывают свой эффект на прочность. Далее поговорим о факторах, влияющих на этот параметр.

Активность цемента

Активностью называется предел прочности образцов, улежавшихся 28 дней. По этому параметру цемент делится на марки. Именно от активности цемента зависит то, каким в итоге выйдет бетон.

Вот что влияет на активность цемента:

  • Помол и размеры гранул цемента. Тонкий помол способствует быстрому набору прочности. При этом средняя фракция дает высокую прочность к концу периода застывания. Портландцемент имеет помол, обеспечивающий удельную поверхность в 300-350 м2/кг. Если помол сделать тоньше, показатель вырастет до 400-450 м2/кг. Прочность будет набираться быстрее. Крупный помол может отрицательно сказаться на прочности. Он тяжело вступает в реакцию с водой. Даже спустя годы в бетоне могут обнаружиться зерна сухого цемента.
  • Хим. состав клинкера.Если в нем есть негашеная известь, цемент сохранит активность на долгое время.
  • Наличие примесей. Если в цемент есть окись магния — около 2%, то набор прочности ускорится. При этом активность цемента заметно снизится, если концентрация этого вещества увеличится.
  • Свежесть. 3-месячный цемент, хранящийся во влажной среде, снизит прочность на 60%. При хранении около месяца, прочность уменьшится примерно на 20%. Влага и углекислый газ приводят к появлению на частицах цемента новых образований, негативно влияющих на активность. При хранении быстротвердеющего материала, за месяц он становится обычным.

Для прочного бетона, следует выбирать свежий и тонкомолотый цемент.

Соотношение воды и цемента

Это важнейший показатель, влияющий на прочность состава. По количеству воды, смеси можно разделить на жесткие и подвижные. Подвижные при этом делятся на:

  • Малоподвижные — П1;
  • Универсальные — П2-П3;
  • Подвижные, не требующие уплотнения — П4;
  • Литьевые — П5.

Показатель подвижности измеряется конусом Абрамса. По степени осадки конуса определяется класс подвижности раствора.

Выходит что, чем меньше воды содержится в растворе, тем более прочным получится бетон.

В этой таблице представлено соотношение удобоукладываемости бетона в зависимости от его подвижности.

Добавление воды позволяет сделать бетон более пластичным. Он будет лучше забивать пустоты и хорошо уплотняться. Однако с другой стороны его прочность будет уменьшаться. Вот таблица изменения прочности бетона в зависимости от количества воды в растворе.

Для снижения количества воды в смеси, и при этом увеличения подвижности, используются пластификаторы. Параметры прочности остаются прежними, но работать с раствором становится гораздо удобнее. Другими полезными свойствами пластификаторов являются:

  • В смеси присутствует меньше воды, а значит можно использовать меньшее количество цемента. В некоторых случаях удается экономить до 10-20%. При ценах на материал, удастся сохранить хорошую сумму.
  • Смеси с пластификаторами легко укладываются и уплотняются. Иногда даже можно обойтись без обработки вибратором.
  • Пластификаторы увеличивают срок жизни бетонных смесей. Это очень важно, если их нужно доставлять на площадки. Также эти добавки помогают предотвратить расслаивание.
  • При заливке монолитного железобетона (фундаментов, армопоясов и т. д.), пластификаторы обеспечивают лучшую адгезию бетона и арматуры, что делает конструкцию надежнее.

При создании бетонных растворов могут также использоваться суперпластификаторы. Они предназначены не только для водоредуцирования, но также для регулирования времени застывания и повышения свойств морозостойкости.

Заполнители

Это другая важная составляющая бетонных смесей. Заполнители могут быть:

  • крупными — гравий, щебень;
  • мелкими — песок.
Читать еще:  Дорожные плиты по ГОСТу: размеры, характеристики, возможности

Фракция крупного заполнителя может быть размером в 20-100 мм. По этому параметру заполнители делятся на тяжелые и мелкозернистые. Виды и состав заполнителей регламентированы в ГОСТе 26633-2015.

Методы замеса

На прочность бетона влияет такой процесс как замешивание и обработка цемента. Это может быть:

  • мокрая активация;
  • виброактивация.

Мокрая активация производится так. В мешалку загружаются все компоненты, кроме песка. Постепенно подливается вода. Когда мешалка работает, заполнитель растирает цемент. Через 5 минут добавляются остальные ингредиенты. При такой процедуре цемент легко активируется. Даже лежалый материал быстро приходит в форму.

При виброактивации все компоненты перемешивают одновременно. При этом наполнение цемента влагой значительно увеличивается. Его активность повышается примерно на 30%.

Повышение активности лежалого цемента может производиться при помощи добавления пластификаторов.

Армирование

Залитая бетоном арматура является более крепким сооружением, нежели простая застывшая бетонная смесь. Вместо армирования или в дополнение к нему, может использоваться фибра разного вида. Она снижает риск возникновения трещин, уменьшает усадку и уплотняет материал.

Бетонная фибра — это многочисленные тонкие волокна соединенные между собой. Она добавляется в раствор при замешивании. Фибра может быть металлической, стекловолоконной, полипропиленовой, базальтовой.

Обработка при укладке

Прочность бетона зависит от отсутствия крупных пор и пустот при его укладке. Чтобы минимизировать их наличие, используется вибрирование. Для этого требуется специальное оборудование, большие трудозатраты и расход энергии. Обойтись без вибрирования можно при добавлении в раствор пластификаторов.

Условия затвердевания и уход за материалом

Цемент твердеет при высокой влажности. Это значит, что ее уровень должен поддерживаться пока раствор не достигнет хотя бы критической прочности.

Критическая прочность — это показатель прочности бетона, когда на его застывание уже не может ничего повлиять. Величина указывается в проектной документации. Обычно она составляет от 30 до 50% расчетного показателя материала. Некоторые виды раствора достигают критической прочности при 70%. В большинстве случаев критическая прочность достигается уже через 7 дней после заливки.

Влажность позволяет смеси находиться в постоянной реакции гидратации. Увеличение прочности происходит неравномерно. Самые сильные реакции происходят в первые несколько суток. Потом их интенсивность снижается. Это хорошо видно на графике:

За 28 дней бетон набирает расчетную прочность. Дополнительную прочность он может получать еще на протяжении нескольких месяцев.

Для набора расчетной прочности, надо создать комфортные условия. Влажность воздуха должна составлять около 100%, а температура около 20°С.

При большой сухости воздуха, поверхность бетона поливают водой и накрывают пленкой, чтобы сохранить влажность. Такое часто встречается летом.

Если уровень влажности опустится ниже 40%, твердение почти полностью прекратится. То же самое произойдет если температура опустится ниже 0°С.

В этой таблице показана зависимость прочности бетона разных марок и классов от температуры.

Если заливка бетона производится в зимний период, необходимо организовать его обогрев.

Проверка стандартных образцов

Прочность бетонной смеси неразрывно связана со многими факторами. Она определяется несколькими методами, также необходим профессиональный прибор, который будет измерять технические характеристики. Методы определения прочности бетона разные. Рассмотрим самые популярные.

Испытание цемента на крепость проводят по контрольным образцам — это кубики или цилиндры из раствора. Бетон замешивают в строгих пропорциях и дают ему высохнуть 28 суток. После этого подготовленные контрольные образцы помещают в специальные приборы, например, пресс, и сжатием пытаются их разрушить.

Еще один популярный разрушающий метод — исследование кернов. Из уже готового застывшего бетонного сооружения вырубают или пытаются выбурить монолит. Кусок такого продукта отправляют на лабораторные тесты для испытания бетона (например, разрушающее испытание бетона под прессом).

Обычно монолит бурят с помощью алмазных корок, это позволяет провести процесс без вреда для конструкции. Но помните, что такие разрушающие методы исследования бетона на прочность дорогие. Также образец сложно извлечь, а если сделать это неправильно, то можно серьезно навредить конструкции.

Для определения устойчивости можно использовать неразрушающие методы. Суть этой работы заключается в том, что специалисты измеряют предел прочности бетона, а другие показатели, которые связаны между собой и влияют на этот фактор. Способы проведения неразрушающего контроля требуют больших трудоемких затрат, при этом они не всегда точные. Но все же большинство массовых и частичных инженерных задач можно решить неразрушающими методами.

Подготовка образцов

Лабораторные исследования бетонного изделия проводится на основании подготовленных кубов из этого материала. Главным условием приготовления образцов является замес такого же раствора, как у планируемой конструкции. Изменять марку бетона, добавлять или исключать из состава какие-либо добавки или присадки не допустимо. Раствор заливается в формы и выдерживается 28 дней, при котором достигается максимальная длительная прочность. Для ускорения затвердения используется тепловлажностная обработка или пропарка бетона. Только после этого времен можно начинать проведение физико-механических испытаний на изгиб или растяжение. Готовые изделия не рационально удерживать на заводе до полного затвердения, поэтому их отправляют на продажу, когда ими достигается передаточная прочность бетона (Rbp), составляющая не менее 70% от проектной.

Читать еще:  Какая штукатурная смесь подойдет для проведения наружных работ?

1 Марка и класс

Основной характеристикой стройматериала является его класс (марка). Как правило, специалисты акцентируют внимание именно на марке при покупке материала. Что касается остальных параметров, таких как устойчивость к влаге, подвижность или морозостойкость, то в данном случае они играют второстепенную роль.

Так или иначе, прочность бетона при сжатии является достаточно изменчивой характеристикой – на протяжении процесса затвердевания она нарастает. К примеру, через два дня прочность будет одной, спустя неделю этот параметр изменится, через еще несколько месяцев он будет еще выше.

В этом случае многое зависит от температуры и погоды в целом, немаловажную роль играют и добавки, используемые для производства состава. Как правило, требуемая прочность бетона по расчетам приобретает нужный показатель спустя 28 дней – именно это время позволяет как следует застыть материалу. По утверждению специалистов, набор прочности бетона осуществляется на протяжении многих лет.

Определение прочности бетона производится в зависимости от класса или марки бетона по прочности после технологических экспериментов. Марка стройматериала обозначается комбинацией символов м-100, м-200, м-300 и т.д., маркируется она пределом прочности в кгс/с м² .

На сегодняшний день многие строители все чаще используют такую характеристику, как класс. В общем данный показатель практически не отличается от марки по прочности, но здесь есть небольшие моменты. При обозначении марки в технических документациях обычно используется среднее значение показателя прочности, а вот класс обозначает тот же самый показатель, только с гарантированной обеспеченностью. Таблица, опубликованная ниже, демонстрирует класс бетона по прочности на сжатие. Прочностной параметр измеряется в МПа:

Таблица соотношения прочностных характеристик бетона при сжатии

Сама процедура проверки производится при помощи специализированного устройства (пресса) путем диагностики состояния кубиков, сделанных из бетона и выдержанных на протяжении четырех недель.

1.1 Марка и класс бетона — в чем разница? (видео)

Определения прочности бетона своими руками

Более-менее достоверные сведения о прочности залитого бетона можно получить без использования специального оборудования. Для самостоятельных испытаний потребуется следующий инструмент:

  • Слесарный молоток массой ударной части 400-600 граммов.
  • Штангенциркуль с глубиномером.
  • Слесарное зубило средней величины.

При этом показатель прочности бетона – размер следа и глубина проникновения зубила после нанесения удара молотком средней силы.

  • Если след от зубила едва виден, прочность бетона соответствует классу В25.
  • Более глубокая и хорошо видная отметина идентифицирует бетон класса В15-В25.
  • Проникновение зубила в тело материала более чем на 0,5 мм говорит о том, что перед нами бетон класса В10,
  • Проникновение зубила в толщу бетона более чем на 10 мм идентифицирует бетон класса прочности В5.

Несмотря на то, что самостоятельный метод определения прочности бетона весьма простой и очень экономичный, прочность материала особо ответственных конструкций лучше всего определять «научными» способами привлекая соответствующих специалистов оснащенных соответствующим оборудованием.

Способы определения прочности: испытание бетона на сжатие

Существует два метода:

  • разрушающий;
  • неразрушающий.

При первом способе измеряют минимальные усилия, приложенные для поломки кубов и цилиндров, которые вырезают, выпиливают или выбуривают из целых изделий. Скорость увеличения силы нагрузки при этом постоянна. После выполнения испытания вычисляется итоговое значение таких усилий.

При втором способе нахождения требуемого показателя воздействуют механически на заданное место (удар, отрыв, скол, вдавливание, отрыв со скалыванием, упругий отскок). Точка приложения прибора не должна быть на краю или напротив арматуры. Далее находят результат по выраженной градации.

Рассчитывать на полную правдивость не стоит, имеется погрешность до 10 % для каждого из видов проверок.

Как выбирают образцы при разрушающем методе

  1. Пробы из бетонной смеси.

Для испытаний приготавливают образцы кубической и цилиндрической формы. Эталонным считается куб с длинной грани 150 мм.

  • Все экземпляры создают в специальных формах, перед использованием конструкции смазывают маслом. Далее наполнят её бетонной смесью и уплотняют.
  • Утрамбовывают при помощи штыкования стальным стержнем, виброплощадки или глубинного вибратора.
  • Через сутки все затвердевшие образцы достают и размещают в боксе с нормальными условиями (влажность – 95%, температура – +20 °С). Иногда заготовки размещают в водной среде или в автоклаве.
  1. Образцы из готовых бетонных изделий.
Читать еще:  Саморез по кирпичу. Крепление саморезом к кирпичу чего либо

Экземпляры для проверки прочности получают методом вырубки, выпиливания или выбуривания из целых изделий. В месте отбора не должно быть арматуры в точке, где извлечение не понесёт за собой снижение несущей способности. Пробы делают вдали от стыков и края изделия. Образцы извлекают из средней части пробы как на рисунке.

Предварительная подготовка к испытаниям

Прежде чем приступить непосредственно к испытаниям, все образцы измеряют и осматривают – нет ли трещин, сколов, рытвин. Если имеются скалывания более 10 мм, рытвины диаметром 10 мм и более и глубиной от 5 мм, образцы выбраковывают.

Также производят обмеры на наличие линейной погрешности, несоответствие перпендикулярности близлежащих граней, смещения от прямолинейности и плоскостности. Если обнаружены такие недочёты, грани и плоскости подвергают шлифованию или выравнивают быстротвердеющим веществом толщиной не больше 5 мм.

Как образцы бетона проходят испытания

Все приготовленные образцы одной группы испытывают на прочность в течение одного часа. Силовое нагружение производят не прерываясь, с постоянной скоростью увеличения нагрузки до разрушения. При этом, время от начала нагружения до его окончания – не меньше 30 с.

Во время проверки пользуются специальными строительными стендами:

  • образцы кладут на нижнюю плиту пресса по центру;
  • после совмещают верхнюю плиту и экземпляр, чтобы они находились плотно друг к другу;
  • далее подают силовую нагрузку со скоростью 0,6±0,2 МПа/с.

Расчёты испытаний: формула

Прочность бетона на сжатие (R, МПа) считают с погрешностью до 0,1 МПа по формуле:

Обозначения:

  • F – максимальная сила, Н;
  • A – площадь грани под нагрузкой, мм;
  • α – масштабный коэффициент, который приводит прочность к эталонной;
  • KW – коэффициент, необходимый для ячеистого бетона, учитывающий влажность образцов.

Коэффициенты высчитывались экспериментально и представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Масштабный коэффициент α

KW = 1, исключение – ячеистый бетон, его можно найти в таблице ГОСТа 10180.

Показатель прочности бетона рассчитывают как среднее арифметическое от прочности всех образцов, участвовавших в проверке: если образцов 3, то среднее арифметическое значение двух образцов с высшей прочностью.

Показатель прочности на сжатие – это такой показатель, который невозможно подделать. Проверку этой характеристики выполняют только аккредитованные лаборатории и строительные организации, которые сами подвергаются неоднократным проверкам – у них есть лицензии, подтверждающие право на выполнение тех или иных работ.

Методика определения прочности бетона

При промышленном производстве бетона или ЖБИ проводятся лабораторные исследования, выясняющие точную прочность бетона. Методы определения прочности регламентируются ГОСТами и СНиПами. Различают методы разрушающего и неразрушающего контроля. Первые считаются более точными, но их далеко не всегда можно применить на практике.

Связано это с тем, что разрушающие испытания требуют наличия анализируемого образца, извлечь который без нарушения целостности конструкции не представляется возможным. Поэтому чаще используют неразрушающие способы, основывающиеся на анализе показаний измерительных приборов.

Способы определения прочности

ГОСТ 10180-2012 регламентирует правила подготовки образцов и проведения испытаний прочности на сжатие в лабораторных условиях В соответствии со стандартом образцами могут быть:

  • куб с длиной ребра 100, 150, 200, 250, 300 мм;
  • цилиндр с диаметром основания 100, 150, 200, 250, 300 мм, высотой не менее диаметра основания.

Образцы изготавливают с соблюдением условий, соответствующих реальным условиям твердения смеси. Твердение продукта может происходить в нормальных условиях или с использованием тепловой обработки. Испытания проводят на испытательной машине-прессе. Образец нагружают со стабильной скоростью нарастания усилия до его разрушения.

Существуют неразрушающие способы контроля прочности бетона, позволяющие контролировать этот параметр в уже готовой конструкции:

  • Механические. Эти испытательные технологии основаны на показаниях приборов. Основные методы – упругий отскок, ударный импульс, отрыв, скалывание, отрыв со скалыванием.
  • Ультразвуковой. Основой этого способа является зависимость скорости прохождения ультразвуковых волн через материал от его прочностных характеристик. Технология востребована для определения прочностных характеристик длинномерных строительных конструкций – ригелей, колонн, балок.

СНиП обязывает строительные организации проводить контроль разрушающими методами.

Способы разрушающего контроля:

  • проведение испытаний на специальных образцах;
  • выпиливание образцов из самой конструкции в разных местах (где брать пробы прописывает проектная документация или проектировщик на месте проведения работ);
  • • использование кубиков, изготовленных на строительном объекте по специальному регламенту с учётом всех технологических характеристик.

Проведение лабораторных исследований – дорогостоящий процесс, не всегда есть возможность его осуществления. Можно произвести контроль самостоятельно. Следует запастись простыми инструментами: молотком, весом около 800 грамм, и зубилом.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector