Как проверить прочность бетона: Проверка качества бетона и бетонной смеси самостоятельно

Содержание

Проверка качества бетона и бетонной смеси самостоятельно

Как проверить качество (прочность) бетона и бетонной смеси самостоятельно

  В строительстве важно всё, но особое внимание конечно стоит уделять несущим конструкциям здания. Про способы проверки кирпичной (каменной) кладки мы уже писали в другой статье, теперь же пора поговорить о конструкциях из бетона и проверки их качества. 

  Качество данного типа конструкций во многом зависит от качества бетона использованного при строительстве и правильности его укладки. Его показатели свидетельствуют о прочности и долговечности зданий и сооружений. В случае, если вам поставили плохой бетон или неправильно произведена его укладка, возможны самые тяжелый последствия вплоть до разрушения конструкций. Поэтому, важно проверять качество полученной конструкции, особенно качество фундамента.


  Бетонные конструкции чаще всего находятся на открытом воздухе. Как результат при некачественном уплотнении или некачественной бетонной смеси в конструкции остаётся большое количество пор, через которые происходит попадание влаги внутрь конструкции. Влага попадет в конструкцию, замерзает, и разрушает микро слой бетона. Это серьезный дефект, поэтому качество бетона несущих конструкций должно быть наилучшим. 

  Для контроля (проверки) бетона вы можете пригласить специалиста нашего центра на объект или попробовать произвести исследование самостоятельно с помощью подручных инструментов по правилам и советам описанным ниже. 

Если строительство только начинается, есть смысл определить качество бетона еще до начала его укладки.

Проверка бетонной смеси до укладки

   Сначала нужно удостовериться какой цвет бетонной массы: Он должен быть чистым, серым, равномерным. Если оттенок коричневый, вероятнее всего в бетоне превышено количество песка и данный бетон является некачественным. 

Важно различать коричневый оттенок бетона от песка и возможный коричневый оттенок из-за различных добавок. 

   Следующий его показатель – однородность по составу. Если он таким не является, это тоже большой недостаток и проблемы в процессе строительства. Смесь должна литься, а не падать кусками. Ее консистенция должна быть пластиной, но в то же время если она жидкая, это тоже не хорошо. Такой бетон тоже не качественный. 

На данном этапе мы вам настоятельно советуем произвести отбор проб поставленного бетона при заливке важных несущих конструкций. 

   Для этого вам необходимо из досок изготовить кубовидные формы для заливки образцов бетона. Размеры небольшие — 100х100х100 мм. 

    Залитую бетонную смесь необходимо уплотнить с помощью стержня (послойно) или провибрировав. Далее эти образцы сушат. Температура окружающей среды должна быть в пределах 20-25 градусов Цельсия. 

    Спустя 28 суток этот образец везут в специализированную лабораторию. Здесь его проанализируют на прочность. Процедура анализа стандартная.В результате данного исследования вы получите самые точные значения и характеристики поставленного вам бетона. 

Идеальным было бы составить акт о заливке образцов и попросить на нём расписаться водителя поставившего вам бетонную смесь. 

Проверка качества бетона готовой конструкции

    Сначала нужно тщательно осмотреть поверхность. Она должна быть гладкой. Если заливали зимой, тогда на бетоне узоров не будет. Если таковы есть, вероятнее всего он промерзал в период заливки, а это плохо. Как результат, снижается прочность конструкции в пределах 50-100 кг/см2. (т.е. если вы заливали бетон марки М300 фактически бетон конструкции будет иметь марку М200-250).

    1) Проверка качества бетона по звуку удара 

    Чтобы проверить качество готовой конструкции, необходимо использовать молоток (или кусок тяжелой толстой железной трубы) весом не менее 0,5 кг. 

Принцип исследования схож с приборами «молоток Шмидта» и «молото Кашкарова». 

    Оценивать нужно звенящую тональность. Если звук глухой, значит у бетона плохая прочность, а его уплотнение достаточно плохое и некачественное. Такое исследование подойдет для конструкций из бетона марки М100 и выше. 

    2)Проверка качества (прочности) бетона с помощью зубила 

    Прочность (класс, марку) бетона готовой конструкции можно определить при помощи зубила по воздействию на него средней силы удара молотка, весом 300- 400 грамм.

  • В случае если зубило легко погружается (вбивается) в бетон, необходимо исключить попадание в наполнитель (щебень, гравий и т.п.) – марка бетона ниже М70 
  • Если же зубило, погружается в бетон на глубину около 5 мм. – то вероятнее всего марка бетона М70-М100 
  • В случае, когда от поверхности бетона при ударе отделяются тонкие прослойки марка бетона находится в диапазоне М100 – М200 
  • Марка бетона М200 и более, если от зубила остается совсем неглубокий след или его вовсе нет, и не имеется отслоений. 

    Все эти способы за исключением лабораторных испытаний изготовленных образцов дают общее представление. Для более точных значений и уверенности в своей конструкции лучше воспользоваться услугами специалиста со специализированными измерительными инструментами. Ведь существует большое количество способов неразрушающего контроля бетона (ультразвуковое исследование бетона, ударно-импульсный метод и т.д).

Дорогие друзья, просим вас поддержать наш проект и поделиться ссылкой на данную статью в социальных сетях. Большое спасибо!  

3 проверенных способа определить прочность бетона

Есть три наиболее действенных способа измерения прочности бетона. В этой статье вы узнаете как и чем измерить прочность бетона, какой из методов больше подходит под ваши задачи.

Содержание статьи

3 проверенных способа как определить прочность бетона!

При постройке здания, необходимо уделить особое внимание определению прочности бетона. Расчёты, измерения нужно проводить качественно, чтобы можно было примерно определить сроки службы здания и некоторые другие параметры.

В науке словом «Прочность» определяют как устойчивость материала к механическим разрушениям. Есть нормы прочности, указанные в стандартах и санправилах.

Кроме измерений пробного образца в лаборатории, неизбежно при качественном подходе и исследование бетона стройки – чтобы выявить разницу, если она есть, и ликвидировать её, если бетон на стройке по каким-то причинам оказался хуже, чем эталонный образец.

Всего есть три способа, как определить прочность бетона. По уменьшению влияния на образец это имеет следующий вид.

1. Разрушающий и неразрушающий контроль к содержанию

1.1. Разрушающий способ

Есть некий образец, который испытывают посредством расслаивания его прессом. Образцы испытывают на двух установках. Первая пытается сжать образец до маленького кубика. А вторая пытается просто сколоть кусок бетона. Из их результативности и времени работы делают выводы о качестве бетона.

1.2. Неразрушающий способ

Особенно он хорош для измерения прочности существующих объектов. Для неразрушающего способа определения прочности бетона тоже характерны деформации, но их объём гораздо меньше.

Есть два метода измерить прочность, не изменяя структуру материала. Первый – использование механических ударных инструментов. К ним относятся различные молотки и пистолеты. Если при помощи первых измеряют диаметр лунок после удара, то при помощи вторых – силу отскока ударного стержня – упругость материала.

Чем больше упругость, тем больше общая прочность.

2. Использование ультразвуковых оценок. к содержанию

Как известно, в плотной среде скорость звуковой и ультразвуковой передачи данных увеличивается. Значит, чем прочнее бетон, тем быстрее будет по нему передаваться ультразвук.

Есть два типа передачи – поверхностная (для стен и перекрытий) и сквозная (оценка свай, столбов, нешироких опорных элементов.)

Он разделяется на 2 типа. Первый, при помощи специальных формул, доступен тем, кто получил специальное строительное образование.

Второй же доступен каждому и чаще всего применяется на практике. Берётся совсем маленький кусок бетона, молоток весом около полкило и зубило. Зубило ставится на кусок бетона, на него со средней силой опускается молоток. Молоток отскакивает, повторно отпускать его не надо. Снимаем зубило и смотрим на диаметр. Если бетон не повредился, то это самые лучшие сорта бетона – от Б 25 и выше. Если бетон повредился слегка (до пяти миллиметров), то это средние сорта бетона – от Б 10 до Б 25. А вот если бетон повредился до сантиметра, то это сравнительно слабые сорта – от Б 5 до Б 10.

Данный способ измерения прочности бетона подходит каждому, его легко запомнить, но стоит так же помнить и то, что такой способ годится только для мелких строек – при постройке официальных крупных зданий, в которых будут располагаться предприятия или будут жить люди, бетон нужно оценивать при помощи приглашённых экспертов и промышленных формул и установок.

Даже если вы, скажем, проводите ремонт крыши частного дома, вам потребуется оценить прочность бетона опорных конструкций, на которых эта крыша будет держаться.

Галерея изображений к содержанию

3 проверенных способа определить прочность бетона

Есть три наиболее действенных способа измерения прочности бетона. В этой статье вы узнаете как и чем измерить прочность бетона, какой из методов больше подходит под ваши задачи.

Содержание статьи

3 проверенных способа как определить прочность бетона!

При постройке здания, необходимо уделить особое внимание определению прочности бетона. Расчёты, измерения нужно проводить качественно, чтобы можно было примерно определить сроки службы здания и некоторые другие параметры.

В науке словом «Прочность» определяют как устойчивость материала к механическим разрушениям. Есть нормы прочности, указанные в стандартах и санправилах.

Кроме измерений пробного образца в лаборатории, неизбежно при качественном подходе и исследование бетона стройки – чтобы выявить разницу, если она есть, и ликвидировать её, если бетон на стройке по каким-то причинам оказался хуже, чем эталонный образец.

Всего есть три способа, как определить прочность бетона. По уменьшению влияния на образец это имеет следующий вид.

1. Разрушающий и неразрушающий контроль к содержанию

1.1. Разрушающий способ

Есть некий образец, который испытывают посредством расслаивания его прессом. Образцы испытывают на двух установках. Первая пытается сжать образец до маленького кубика. А вторая пытается просто сколоть кусок бетона. Из их результативности и времени работы делают выводы о качестве бетона.

1.2. Неразрушающий способ

Особенно он хорош для измерения прочности существующих объектов. Для неразрушающего способа определения прочности бетона тоже характерны деформации, но их объём гораздо меньше.

Есть два метода измерить прочность, не изменяя структуру материала. Первый – использование механических ударных инструментов. К ним относятся различные молотки и пистолеты. Если при помощи первых измеряют диаметр лунок после удара, то при помощи вторых – силу отскока ударного стержня – упругость материала.

Чем больше упругость, тем больше общая прочность.

2. Использование ультразвуковых оценок. к содержанию

Как известно, в плотной среде скорость звуковой и ультразвуковой передачи данных увеличивается. Значит, чем прочнее бетон, тем быстрее будет по нему передаваться ультразвук.

Есть два типа передачи – поверхностная (для стен и перекрытий) и сквозная (оценка свай, столбов, нешироких опорных элементов.)

Он разделяется на 2 типа. Первый, при помощи специальных формул, доступен тем, кто получил специальное строительное образование.

Второй же доступен каждому и чаще всего применяется на практике. Берётся совсем маленький кусок бетона, молоток весом около полкило и зубило. Зубило ставится на кусок бетона, на него со средней силой опускается молоток. Молоток отскакивает, повторно отпускать его не надо. Снимаем зубило и смотрим на диаметр. Если бетон не повредился, то это самые лучшие сорта бетона – от Б 25 и выше. Если бетон повредился слегка (до пяти миллиметров), то это средние сорта бетона – от Б 10 до Б 25. А вот если бетон повредился до сантиметра, то это сравнительно слабые сорта – от Б 5 до Б 10.

Данный способ измерения прочности бетона подходит каждому, его легко запомнить, но стоит так же помнить и то, что такой способ годится только для мелких строек – при постройке официальных крупных зданий, в которых будут располагаться предприятия или будут жить люди, бетон нужно оценивать при помощи приглашённых экспертов и промышленных формул и установок.

Даже если вы, скажем, проводите ремонт крыши частного дома, вам потребуется оценить прочность бетона опорных конструкций, на которых эта крыша будет держаться.

Галерея изображений к содержанию

3 проверенных способа определить прочность бетона

Есть три наиболее действенных способа измерения прочности бетона. В этой статье вы узнаете как и чем измерить прочность бетона, какой из методов больше подходит под ваши задачи.

Содержание статьи

3 проверенных способа как определить прочность бетона!

При постройке здания, необходимо уделить особое внимание определению прочности бетона. Расчёты, измерения нужно проводить качественно, чтобы можно было примерно определить сроки службы здания и некоторые другие параметры.

В науке словом «Прочность» определяют как устойчивость материала к механическим разрушениям. Есть нормы прочности, указанные в стандартах и санправилах.

Кроме измерений пробного образца в лаборатории, неизбежно при качественном подходе и исследование бетона стройки – чтобы выявить разницу, если она есть, и ликвидировать её, если бетон на стройке по каким-то причинам оказался хуже, чем эталонный образец.

Всего есть три способа, как определить прочность бетона. По уменьшению влияния на образец это имеет следующий вид.

1. Разрушающий и неразрушающий контроль к содержанию

1.1. Разрушающий способ

Есть некий образец, который испытывают посредством расслаивания его прессом. Образцы испытывают на двух установках. Первая пытается сжать образец до маленького кубика. А вторая пытается просто сколоть кусок бетона. Из их результативности и времени работы делают выводы о качестве бетона.

1.2. Неразрушающий способ

Особенно он хорош для измерения прочности существующих объектов. Для неразрушающего способа определения прочности бетона тоже характерны деформации, но их объём гораздо меньше.

Есть два метода измерить прочность, не изменяя структуру материала. Первый – использование механических ударных инструментов. К ним относятся различные молотки и пистолеты. Если при помощи первых измеряют диаметр лунок после удара, то при помощи вторых – силу отскока ударного стержня – упругость материала.

Чем больше упругость, тем больше общая прочность.

2. Использование ультразвуковых оценок. к содержанию

Как известно, в плотной среде скорость звуковой и ультразвуковой передачи данных увеличивается. Значит, чем прочнее бетон, тем быстрее будет по нему передаваться ультразвук.

Есть два типа передачи – поверхностная (для стен и перекрытий) и сквозная (оценка свай, столбов, нешироких опорных элементов.)

Он разделяется на 2 типа. Первый, при помощи специальных формул, доступен тем, кто получил специальное строительное образование.

Второй же доступен каждому и чаще всего применяется на практике. Берётся совсем маленький кусок бетона, молоток весом около полкило и зубило. Зубило ставится на кусок бетона, на него со средней силой опускается молоток. Молоток отскакивает, повторно отпускать его не надо. Снимаем зубило и смотрим на диаметр. Если бетон не повредился, то это самые лучшие сорта бетона – от Б 25 и выше. Если бетон повредился слегка (до пяти миллиметров), то это средние сорта бетона – от Б 10 до Б 25. А вот если бетон повредился до сантиметра, то это сравнительно слабые сорта – от Б 5 до Б 10.

Данный способ измерения прочности бетона подходит каждому, его легко запомнить, но стоит так же помнить и то, что такой способ годится только для мелких строек – при постройке официальных крупных зданий, в которых будут располагаться предприятия или будут жить люди, бетон нужно оценивать при помощи приглашённых экспертов и промышленных формул и установок.

Даже если вы, скажем, проводите ремонт крыши частного дома, вам потребуется оценить прочность бетона опорных конструкций, на которых эта крыша будет держаться.

Галерея изображений к содержанию

Проверка прочности бетона: основные методы определения и измерения

Проверка прочности бетона – очень важный комплекс мероприятий, благодаря которым удается установить и проконтролировать самый важный показатель материала, от которого зависят надежность и долговечность конструкции, здания. Прочность – основная техническая характеристика бетона, учитываемая в проектировании, расчетах в создании изделий, строительстве сооружений разного типа.

Прочность бетона обозначается маркой – буквой М и цифрой, которая отображает максимальный вес в килограммах на квадратный сантиметр, который может выдержать проверяемая смесь после полного затвердевания. Также прочность может выражаться в классе – буква В и цифры, отображающие максимальное давление сжатия, выдерживаемое материалом без каких-либо разрушений.

Определение прочности бетона по марке и классу осуществляется в четком соответствии с нормативными документами – ГОСТами 22690-88, 28570, а также 18105-2010 и 10180-2010. Эти нормы регламентируют порядок и методику проведения испытаний и исследований, правила обработки результатов. Выполнять проверки могут лишь сертифицированные организации с выдачей соответствующих документов.

Что влияет на прочность

Содержание статьи:

Прежде, чем изучать методы определения прочности бетона, необходимо разобраться с тем, что влияет на данный показатель и какие факторы могут негативно сказаться на характеристиках застывшего камня. Также следует помнить о том, что затвердевшая на строительном объекте бетонная смесь может демонстрировать совершенные иные свойства в лабораторных условиях.

При условии использования цемента идентичного качества, наполнителей с теми же техническими характеристиками, на прочность бетона могут влиять факторы, не имеющие отношения к самому материалу.

Что влияет на прочность бетона:

Условия и длительность транспортировки смеси (если раствор готовится не на строительной площадке, а на заводе).
Метод укладки бетона в опалубку.
Форма и размеры конструкции.
Окружающая среда – уровень влажности, температура воздуха на протяжении всего времени твердения раствора.
Вид напряженного состояния.
Правильность ухода за застывающим монолитом после заливки.

Как правило, качество смеси значительно ухудшается и характеристики понижаются в случаях невыполнения норм и правил работы с бетоном.

Основные нарушения технологии, понижающие прочность:

Осуществление доставки замешанной смеси не в миксере.
Превышение допустимого значения времени в пути.
Отсутствие уплотнения трамбовками/вибраторами при заливке раствора.
Очень низкая/высокая температура воздуха при выполнении работ, ветер или дождь.
Отсутствие оптимальных условий твердения после заливки в опалубку.

В результате неправильной транспортировки, несоблюдения условий выполнения работ бетонная смесь может схватываться и расслаиваться, терять подвижность. При отсутствии уплотнения в толще камня остаются воздушные пузыри, понижающие качество. При окружающей температуре +10-25 градусов и высокой влажности в течение 7-15 суток после заливки бетон набирает 70% проектной прочности. В противном случае сроки затягиваются, монолит может деформироваться, демонстрировать более низкую прочность.

На заводах железобетонных изделий часто используют пропаривание либо автоклавную обработку конструкций для уменьшения срока набора прочности бетоном. Данный процесс обычно занимает 8-12 часов, но в условиях строительной площадки такой метод реализовать не удастся.

Для проверки бетона на прочность и соответствие проектным характеристикам используют самые разные методы и способы. В их число входят лабораторные испытания образцов, косвенные и неразрушающие прямые методы и т.д.

Какие факторы могут влиять на погрешность исследований:

Дефекты поверхности камня.
Неравномерность состава раствора.
Влажность материала.
Армирование бетонного монолита.
Промасливание, коррозия, карбонизация слоя внешнего.
Неисправности в работе приборов для исследования – слабый заряд аккумулятора, выход из строя деталей и т.д.

Наиболее информативной считается проверка бетона методом изъятия образцов из толщи монолита и последующее их исследование. В таком случае удается исключить ошибки, но вот трудоемкость и дороговизна метода не способствуют его популярности.

Чаще всего бетон на прочность проверяют с применением приборов для измерения характеристик, находящихся в прямой зависимости с прочностью – усилие на скол/отрыв, твердость, длина волны и т.д. Далее для вычислений используют специальные формулы.

Требования к проверке

Большинство заказчиков предпочитают выполнять проверку с применением неразрушающих методов контроля прочности бетона. Есть специальные приборы, позволяющие быстро и эффективно определить нужные показатели без сверления, вырубки образцов, бурения и т.д.

Любое измерение прочности бетона предполагает три основных показателя: стоимость оборудования, точность полученных результатов, трудоемкость реализации. Самыми дорогими считаются испытания кернов с использованием лабораторного пресса, а также отрыв со сколом. Менее затратные методы ультразвука, упругого отскока, пластических деформаций, ударного импульса. Их советуют применять лишь после определения градуировочной зависимости выбранной косвенной характеристики с фактической прочностью.

Нужно помнить, что параметры раствора могут сильно отличаться от тех, на которых основывается градуировочная зависимость. Для определения достоверной прочности бетонного камня на сжатие осуществляют обязательную проверку кубиков на прессе либо определяют усилие на отрыв со сколом. При отказе от данной операции могут быть выявлены существенные погрешности в контроле и оценке уровня прочности (от 15% до 75%).

Косвенные способы лучше всего применять для оценки технического состояния конструкции при необходимости найти зоны неоднородности материала. В таком случае правилами контроля допускается использование неточного относительного показателя.

Как определить прочность бетона

Определение прочности бетона осуществляется с применением трех основных методов испытаний: разрушающие, а также неразрушающие косвенные и прямые. Все они дают возможность с разной долей точности осуществлять контроль и оценивать фактическую прочность бетонного камня в условиях лаборатории, на строительных площадках либо в уже готовых конструкциях.

Разрушающие методы

Этот метод достаточно трудоемок: из готовой (уже залитой и полностью набравшей прочность) конструкции вырубывают/выпиливают образцы, которые потом подвергают разрушению на прессе. После завершения каждого испытания фиксируют полученные значения максимальных усилий на сжатие, реализуют статистическую обработку.

Метод гарантирует объективность полученных результатов, но часто не подходит для конкретных условий из-за трудоемкости, дороговизны, локальных дефектов в конструкции/здании. В условиях производства бетон исследуют на сериях образцов, которые были приготовлены из рабочей бетонной смеси по ГОСТу 10180-2012. Цилиндры или кубики выдерживают в максимально приближенных к реальным условиях, потом подвергают испытаниям на прессе.

Неразрушающие прямые

Эта группа методов предполагает проведение испытаний материала без необходимости повреждать конструкцию. Механическое взаимодействие прибора и поверхности проходят при простом отрыве, при отрыве со сколом, в процессе скалывания ребра.

В процессе испытаний отрывом на поверхность камня клеят стальной диск на эпоксидный состав. Потом специальным инструментом его отрывают вместе с куском конструкции (для этого используют приборы ПИВ, ГПНВ-5, ПОС-50МГ4). Полученное усилие переводят в искомый показатель по специальным формулам.

При отрыве со сколом сам прибор прикрепляют не к диску, а непосредственно в полость бетона. Бурят шпуры, в них монтируют лепестковые анкеры, потом часть материала извлекают с фиксацией разрушающего усилия. Чтобы определить марочный показатель, используют специальные переводные коэффициенты.

Скалывание ребра используют в работе с конструкциями, обладающими внешними углами – перекрытия, балки, колонны и другие. Прибор (чаще всего это ГПНС-4) крепят к одному из выступающих сегментов анкером и дюбелем, потом плавно нагружают. Когда происходит разрушение, усилие и глубину скола фиксируют. Потом прочность определяют в соответствии со значениями формулы (в ней обязательно учитывается величина наполнителя в растворе).

Неразрушающие косвенные методы

Данные способы не предполагают внедрение каких-либо приборов в само тело бетонного камня, монтажа анкеров либо других трудоемких операций. К данной группе методов относят: методы упругого отскока и ударного импульса, а также исследование ультразвуком и способ пластической деформации.

Ультразвуковой метод измерения прочности бетона предполагает сравнение скорости прохождения продольных волн в готовом монолите с эталонным образцом. Прибор для измерений УГВ-1 кладут на ровную поверхность без деформаций и прозванивают участки в четком соответствии с программой испытаний. Все полученные данные обрабатывают, не принимая во внимание выпадающие значения.

Все современные приборы имеют электронные базы для проведения первичных расчетов. При условии соблюдения всех правил и норм по ГОСТу 17624-2012 погрешность при данном типе исследований не должна превышать 5%.

Определение прочности бетона способом ударного импульса предполагает применение энергии удара бойка из металла в виде сферы о поверхность бетонного монолита. Магнитострикционное или пьезоэлектрическое устройство энергию удара преобразует в электрический импульс, время и амплитуда которого имеют функциональную связь с уровнем прочности бетона.

До того, как проверить класс и марку бетона данным методом, необходимо приобрести прибор для испытаний. Он достаточно прост в применении, компактный, результаты выдает уже в готовом виде – используются единицы измерений нужного показателя.

Для определения прочности бетона с использованием обратного отскока понадобится склерометр – специальный прибор для фиксации обратного движения бойка после совершения удара о поверхность бетона или прижатой к ней пластины из металла. Так определяют твердость материала, которая напрямую связана с его прочностью.

Метод пластических деформаций измеряет размеры следа на бетоне после удара металлическим шариком. Полученные значения сравнивают с эталонным образцом. Метод существует достаточно давно, чаще всего для его реализации применяют молоток Кашкарова: в его корпус вставляют сменный стержень из стали с известными и зафиксированными характеристиками.

На поверхность монолита наносят целую серию ударов. Потом прочность определяют в соответствии с соотношением диаметров полученных отпечатков на бетоне и стержне.

Заключение

С целью контроля и оценки уровня прочности бетона лучше всего использовать неразрушающие методы исследований. Они являются более доступными в плане цены и трудоемкости в сравнении с испытанием образцов в условиях лаборатории.

Чтобы показатели были достоверными, важно строить градуировочные зависимости приборов, использовать правильные таблицы и устранять все факторы, которые могут в той или иной мере исказить результаты выполненных измерений.

Источник

Как проверить качество бетона и что для этого нужно?

Приобретая или возводя частный дом на бетонном фундаменте необходимо очень тщательно контролировать качество уже готового либо заливаемого бетона. Причем эту операцию можно сделать своими силами не имея специального измерительного оборудования. Как проверить качество бетона с помощью универсального инструмента будет рассказано в этой статье.

Неразрушающие методы проверки качества бетона

  • В первую очередь следует внимательно осмотреть поверхность. Поверхность должна быть гладкая. Если заливка производилась в зимнее время на бетоне не должно быть «узоров». Если они есть, значит в период заливки бетон промерзал, что снижает прочность конструкции до 50-100 кг/см2;
  • Проверка качества с использованием молотка весом не менее 0,5 кг. Постучите по бетонной конструкции и оцените тональность звучания. Звенящая тональность и отсутствие повреждений свидетельствуют о высоком качестве бетона и прочности на уровне не менее 200кг/см2; звонкий звук и отпечатки от молотка идентифицируют пучность на уровне 150-200 кг/см2; глухой звук при отсутствии повреждений – бетон имеет серьезные дефекты; глухой звук и повреждения от ударов – бетон некачественный, прочность не более 100кг/см2;
  • Видимые поверхностные дефекты в виде значительного количества пор «говорят» о плохом уплотнении. Кроме того, это является стопроцентной гарантией плохого качества приготовления бетонного раствора. Если это бетонная конструкция, находящаяся на открытом воздухе, высока опасность постепенного разрушения в цикле: «проникновение влаги, замерзание влаги, разрушение микро слоя бетона» и т.п.

Способ проверки качества бетона с помощью молотка и зубила

Для проверки бетона потребуется молоток массой 500-800 граммов и стальное слесарное зубило.

Устанавливаем зубило на проверяемую поверхность под углом примерно 180 градусов и ударяете по нему со средней силой. Для более точной проверки подобную операцию необходимо сделать в разных местах конструкции. Оцениваем след от удара:

  • След едва заметен – высокое качество бетона соответствующего марке В25;
  • След сильно заметен – бетон марки В15-В25;
  • Образовались сильные углубления. Бетон начал раскрашиваться – бетон марки В10;
  • Зубило вошло в материал более чем на 10 мм – бетон марки не более В5.

При ведущемся строительстве есть смысл определить качество бетона  до начала заливки. Для этого необходимо залить образец размерами 100х100х100 см. Пока бетон не схватился, следует проткнуть его бетонным прутом для выпуска воздуха.

Далее образец сушат при температуре окружающей среды 20-25 градусов Цельсия и через 28 суток отвозят в специализированную лабораторию на анализ. Таким образом, можно получить самые точные технические характеристики и марку бетона.

Допущение! Если сроки строительства поджимают, образец можно везти через 7-14 суток после заливки. При этом в лаборатории следует назвать точное время выдержки.

Кроме определения качества бетона подручными средствами существуют следующие способы, требующие наличия специального инструмента, приспособлений и установок:

  • Определение прочности бетона с помощью молотка Физделя;
  • Определение прочности бетона с помощью молотка Кашкарова;
  • Ультразвуковой метод: определения качества бетона с помощью определения времени распространения звуковой волны и ее скорости специальным оборудованием.

Как проверить качество бетона 👺 ?

Товарный бетон, изготовленный на затворном узле, должен соответствовать по качественным показателям типу и марке. На каждый замес заводом выдается паспорт качества. Производитель несет юридическую и материальную ответственность за качество бетона, доставленного собственным транспортом. За нарушение технологии отвердения отвечает заказчик.

Причины и признаки нарушения технологии замеса

Заказывая строительный раствор, потребитель ориентируется класс бетона, заложенный в проекте. При соблюдении пропорций компонентов, марки цемента, количества и размера зерен наполнителя качество смеси будет отвечать заложенным показателям:

  • марка и класс бетона, определяемые по прочности на сжатие;
  • подвижность;
  • водопроницаемость;
  • морозостойкость.

Важно время замеса, оно указывается в паспорте.

Почему качество раствора может не соответствовать заявленному в паспорте? Причины – нарушение технологии и недобросовестность поставщика. Когда раствор приобретается через посредника, непонятно, на каком этапе передачи произошло мошенничество для получения большей прибыли. Выкуплен раствор низкой марки, а документы составлены по заявке или взято меньше массы, а разница в весе замещена водой, смесь привозят жидкую. В замесе используется более дешевый цемент.

На строительной площадке, в жидкой смеси, отклонение от нормы выявить невозможно. Ориентира 2 – бетон должен быть равномерной консистенции, без комков и иметь серо-синий оттенок, без коричневого тона. Наличие этих признаков позволяет отказаться от смеси, как сомнительной.

Каждый заказчик может взять контрольную пробу бетона на сливе из миксера, составить акт за подписью доставщика. Отобранные образцы передаются в независимую лабораторию для исследования. Важно, чтобы образцы были стандартного размера, с хорошим уплотнением. Результаты будут известны через 28 суток, после набора бетоном стандартной прочности.

Есть прецеденты, когда выломка бетона велась за счет завода, поставщика некачественного раствора, по решению суда.

Визуальная проверка качества твердого бетона

Зимняя заливка бетона требует особого контроля. Если вода в смеси до застывания промораживалась, бетон теряет прочность 50-100 кгс/см. В ближайшие годы масса с краем начнет расслаиваться, осыпаться. Арматура оголяется и быстро корродирует.

Распалубленная поверхность должна быть гладкой, однородного цвета. Если есть узоры – было промерзание.

Внутренние пустоты, трещины определяются по звучанию камня от удара молотком или железной трубой весом около 0,5 кг. Звон глухой – есть внутренние пустоты.

Прочность бетона определяет марку и класс бетона. Определить ее приблизительно можно, воспользовавшись молотком весом 300-400 грамм и зубилом.

  1. Металлическая лопатка легко входит в массив, если испытывается М70.
  2. Ударами по зубилу со средней силой удается погрузить его в толщу камня на 0,5 см – М100.
  3. При ударах отделяется тонкая крошка – М100-200.

На образец более высокой прочности зубило оставляет едва заметные царапины или отскакивает. Точное определение качества бетона возможно только в лабораториях, на специальном оборудовании.

Лабораторные методы контроля

Строительная лаборатория осуществляет комплексный контроль за поступающими компонентами, загрузкой и соблюдением технологического режима. На выходе отбираются образцы от каждой партии, но марка отгруженного товара подтверждается через 28 дней.

Контроль прочности ведется способами:

  • Разрушающими (выпиливание или выбуривание образца).
  • Неразрушающими контактными – отрыва, скалывания ребра.
  • Косвенными неразрушающими – ультразвуком, ударным импульсом, пластической деформацией, отскоком.

В процессе замеса жидкой строительной смеси лабораторному контролю подлежит определение подвижности раствора и плотность ГТС. Прочность определяется разрушением образцов или высверленного керна, увеличивающейся нагрузкой на прессе.

Для строительных лабораторий стандартные методы контроля предписаны ГОСТ 10180-2012 «Методы определения прочности…». За базовые образцы принимают куб или призму сечением 15х15 см.

Нормируются показатели:

  • прочность;
  • сопротивление на разрыв или изгиб;
  • удобоукладываемость (жесткость, подвижность),
  • морозостойкость;
  • водопроницаемость;
  • плотность.

Какой метод использовать в конкретном случае зависит от оснастки лаборатории и ее статуса.

Сменная лаборатория контролирует замес с помощью десятка приборов. На вибрирующей площадке определяют скорость укладки смеси. Для взятия проб применяются специальные формы и конусы. Весы позволяют определить содержание компонентов, уровень влажности.

Непременными атрибутами лаборатории являются сита, объемные и линейные измерительные инструменты. В результате на выходе смеси ее соответствие марке косвенно подтверждено. Уже известно, как быстро схватывается бетон, его жесткость и подвижность.

Систематический контроль процесса выявляет любое отклонение от нормы. Нарушение во время определяется, технологическая карта оперативно корректируется. Для заказчика сотрудничество с компанией, обладающей собственной лабораторией является гарантией получения качественной смеси.

В конфликтных ситуациях клиент может воспользоваться услугами независимых лабораторий, работающих на условиях аутсорсинга. Заключить договор на обслуживание может как РБУ, так и предприятие, получающее строительные смеси.

Вывод

Определить качество строительных смесей в жидком виде при приеме довольно трудно. Лучший способ получить цементный раствор, соответствующий ГОСТ – воспользоваться услугами производителя, но не перекупщика. Заказчик должен получить паспорт, подтверждающий качество, оформленный на заводе. В сомнительных случаях следует взять актированные пробы в предварительно подготовленные, стандартные формы.


Смотрите также


Измерение прочности бетона на месте | Журнал Concrete Construction


Con-Cure Использование измерителей зрелости для измерения прочности монолитного бетона является точным методом измерения. Результаты помогают компаниям решить, когда безопасно снимать опалубку или подвергать напряжению пост-натяжение.

Существует несколько способов оценки прочности бетона на месте, например, испытание на зрелость, испытание датчиком Виндзора, отбойный молоток и испытание на отрыв.Узнайте больше о каждом.

Тестирование зрелости

В предыдущих столбцах обсуждение было сосредоточено на испытании образцов из затвердевшего бетона — образцов, отвержденных в полевых условиях, по сравнению с образцами, отвержденными стандартным способом. Но какова реальная прочность бетона в конструкции? На сегодняшний день лучший метод определения этого — метод зрелости (ASTM C1074).

О зависимости увеличения прочности от температуры писали с 1940-х годов. Бетон быстрее набирает прочность в теплую погоду, чем в холодную.Поместив датчик в свежий бетон и снимая показания температуры с заданными интервалами, измеритель зрелости объединяет влияние времени и температуры для получения «числа зрелости». Уже разработанная кривая зрелости, зависимость числа зрелости от прочности на сжатие для конкретной конструкции бетонной смеси позволяет оценить прочность бетона в то время и в этом месте конструкции.

Есть ряд преимуществ использования метода погашения.

  • Он обеспечивает лучшее представление о приросте прочности на месте, чем в лаборатории или с образцами, отвержденными в полевых условиях.В 1988 году Федеральное управление шоссейных дорог определило, что даже образцы, отвержденные в полевых условиях, не точно отражают истинную скорость гидратации, испытываемой бетоном в конструкции.
  • Позволяет проводить измерения прочности на месте, которые можно проверить в любое время. При использовании баллонов их можно испытать только один раз — проблема, если прочность ниже той, которая требуется для снятия берега или формы, особенно если нет дополнительных образцов.
  • Обеспечивает лучший выбор времени для строительных работ, зависящих от прочности.Поскольку прочность можно проверить в любое время, улучшенное время дает максимальную экономию времени без ущерба для безопасности или качества. Кроме того, не нужно тратить время на доставку образцов в лабораторию или на то, чтобы лаборатория позвонила и сообщила результаты.
  • Позволяет измерять прочность на месте в местах с наименьшей прочностью. Учитывая тот факт, что бетон, подвергнутый более высоким температурам, набирает прочность быстрее, чем бетон при более низких температурах, бетон в конструкциях набирает прочность с разной скоростью в разных местах в зависимости от различных температурных условий внутри конструкции.Например, более тонкие секции имеют тенденцию генерировать и сохранять меньше внутреннего тепла, чем секции, имеющие большую массу или меньшую площадь поверхности. Точно так же части конструкции набирают прочность с разной скоростью из-за эффектов затенения или прямого солнечного света. Метод зрелости для измерения увеличения прочности монолитного бетона позволяет проводить измерения в местах, где увеличение прочности, вероятно, будет самым медленным, обеспечивая дополнительную гарантию того, что никакие последующие работы не начнутся до тех пор, пока не будет достигнута необходимая прочность всей конструкции.
  • Позволяет измерять прочность на месте в местах с «критической прочностью». Кроме того, возможность измерения прочности на основе зрелости позволяет инженеру конкретно нацеливать измерения прочности в тех местах, где ожидаются критические напряжения для ожидаемых условий нагружения во время последующих строительных работ.

    Определение того, сколько стоит тестирование зрелости, также связано со временем. Примером может служить расширение структуры парковки, проведенное несколько лет назад в международном аэропорту имени генерала Митчелла в Милуоки.Бетон в пандусах и настилах был испытан, чтобы определить, когда можно выполнять работы по последующему натяжению (ПН). Подрядчик использовал отвержденные в полевых условиях цилиндры, чтобы определить, когда следует подвергать напряжению сухожилия, но руководители проектов были недовольны тем, что три дня потребовались для получения минимальной прочности, необходимой инженеру-строителю. Таким образом, инженер-строитель одобрил тестирование на зрелость, что позволило подрядчику натянуть пряди за два дня, сэкономив целый день для каждого из примерно 50 отдельных размещений ПК.Таким образом, помимо точности измерений прочности бетона на месте, испытания на зрелость также экономят время и деньги.

    Испытания датчика Windsor

    Этот метод испытания прочности бетона осуществляется путем проникновения сквозь поверхность бетона зонда из закаленной стали с тупым коническим наконечником. Зонд вводится в бетон из пистолета с патроном, заполненным порохом. Глубина проникновения измеряется, а прочность бетона берется из таблицы, предоставленной производителем.Однако, как указано в стандарте ASTM C803, зависимость должна быть «экспериментально установлена ​​между сопротивлением проникновению и прочностью бетона с использованием тех же бетонных материалов и пропорций смеси, что и в конструкции». Прочность пасты может не сильно измениться, но совокупная прочность, безусловно, может меняться от региона к региону. Поскольку зонды могут проникать сквозь частицы заполнителя, действительно важно определить кривую зависимости прочности от проникновения для вашего района. Производитель предоставляет диаграмму твердости по Моосу для заполнителя в зависимости от глубины проникновения, чтобы получить прочность бетона, но это может быть субъективным и, как правило, недостаточно для получения точных результатов.

    Отбойный молоток

Nitto Cnstruction Co. Используя тестер бетона Nitto Construction CTS-02, рабочий осторожно постукивает по бетонной поверхности для расчета прочности бетона.

Метод определения числа отскока затвердевшего бетона приведен в ASTM C805. Использование отбойного молотка описано в Разделе 5.1 документа C805, в котором говорится, что «этот метод испытаний применим для оценки однородности бетона на месте, для определения областей в структуре более низкого качества или из поврежденного бетона, а также для оценки сила.На практике мы никогда не видели, чтобы кто-нибудь правильно выполнял метод испытания, потому что в разделе 5.2 говорится: «Взаимосвязи между числом отскока и прочностью, предоставляемые производителями приборов, должны использоваться только для определения относительной прочности бетона в различных местах конструкции. ” Чтобы использовать этот метод испытаний для оценки прочности, необходимо установить соотношение и число отскока для данной бетонной смеси и данного оборудования. Чтобы установить взаимосвязь, вы должны соотнести числа отскока, измеренные на конструкции, с прочностью стержней, взятых из соответствующих мест.По крайней мере, два реплицированных ядра должны быть взяты как минимум из шести мест с разными числами отскока. Но часто инспекторы снимают показания отскока в нескольких местах, не соблюдая требований ASTM. Показания из одного и того же места часто не могут быть воспроизведены. По этой причине мы считаем тест практически бесполезным из-за большого разброса результатов. Мы всегда стараемся убедить наших клиентов использовать практически любой другой метод испытаний. Вариантом испытания отбойным молотком является недавно разработанное устройство, созданное Nitto Construction Co., Хоккайдо, Япония (см. Www.concretetester.com). Этот инструмент проверяет прочность нового или зрелого бетона с большей точностью и скоростью, чем обычные отбойные молотки, без громоздких и требующих много времени проблем с калибровкой, которые обычно возникают у отбойных молотков. Калибровка прибора занимает всего несколько секунд на настройку. Когда оператор ударяет по испытательной секции бетона молотковой частью устройства, он записывает и анализирует данные как об ударе, так и после удара, обрабатывая информацию намного быстрее, чем другие молотки с отскоком.Когда рабочий прикладывает легкую силу удара молотком к испытательному участку, прибор измеряет прочность бетона с беспрецедентной точностью. Он также может обнаруживать ранее нечитаемые дефекты и использоваться для обнаружения участков отслоившихся бетонных поверхностей.

Испытание на отрыв

Испытание на вырывание (ASTM C900) является слегка разрушающим испытанием, но область выдергивания относительно мала и может быть исправлена. Круглая металлическая вставная головка и соединительный вал засыпаны свежим бетоном, причем верхняя часть вала находится на высоте плиты.Вал имеет меньший диаметр, чем головка вставки. Когда нагрузка на выдвижной вал увеличивается до отказа, бетонный кусок конической формы вынимается. Прочность на отрыв может быть связана с прочностью на сжатие, чтобы определить, может ли продолжаться последующее натяжение, могут ли быть удалены формы и берега, или могут быть прекращены зимняя защита и отверждение. Также можно использовать установленные анкеры. Однако в этом тесте диапазон индивидуальных результатов может отличаться на 30% и более.

Тестировать правильно

Эта статья представляет собой обзор утвержденных методов испытаний для оценки прочности бетона в конструкции.Каждый из обсуждаемых методов тестирования имеет гораздо больше компонентов, чем можно здесь упомянуть. Мы рекомендуем, чтобы испытания проводились компетентными фирмами и частными лицами, и, если это требуется в методе испытаний, тестировщик должен иметь надлежащие и действующие сертификаты.

Испытания на прочность | Система датчиков

Система пробников Windsor : система неразрушающего контроля прочности бетона на сжатие в полевых условиях.Безопасный, быстрый и простой в использовании — это самый эффективный метод испытания бетона на прочность при сжатии на месте. Система одинаково хорошо работает как со стандартным, так и с высококачественным бетоном. Соответствует ASTM C-803 и другим международным стандартам. Уникальный прибор для измерения прочности нового или существующего бетона, раствора и других строительных материалов в полевых условиях с использованием установленного принципа сопротивления проникновению. Уникальный патрон позволяет испытывать прочность стыков раствора на сжатие в полевых условиях.Соответствует ASTM C-803. Выберите из 75 или набора из 3 штук. Доступны цвета Gold для легкого бетона с низкой плотностью и Silver для бетона стандартной плотности и высокой производительности.
Устройство Измеряет открытую длину зонда и автоматически вычисляет среднее значение трех зондов и прочность бетона.Показания могут быть сохранены для последующего просмотра через USB.
Цифровые испытательные молотки для быстрого и легкого определения прочности бетона и твердости строительных материалов. Цифровые функции позволяют проводить большее количество тестов, что приводит к повышению качества тестов. Соответствует ASTM C-805 и другим международным стандартам.
Цифровые испытательные молотки для быстрого и легкого определения прочности бетона и твердости строительных материалов.Цифровые функции позволяют проводить большее количество тестов, что приводит к повышению качества тестов. Соответствует ASTM C-805 и другим международным стандартам. Ручные испытательные молотки обеспечивают наиболее экономичное, быстрое и легкое испытание бетона на прочность на сжатие в полевых условиях. Он также обеспечит показатели твердости и прочности на сжатие для других строительных материалов. Соответствует ASTM C-805 и другим международным стандартам. Ручные испытательные молотки с низким уровнем ударов обеспечивают наиболее экономичное, быстрое и легкое испытание бетона на прочность на сжатие в полевых условиях для образцов бетона толщиной менее 100 мм (4 дюймов), а также испытания керна горных пород.Он также обеспечит показатели твердости и прочности на сжатие для других строительных материалов, таких как керамика и плитка. Соответствует ASTM C 805, D-5873 и другим международным стандартам.
Измеряет прочность сцепления между двумя слоями существующих материалов.Определите прочность сцепления торкретбетона, эпоксидных смол, краски, асфальта и других ремонтных материалов или покрытий. Включает 10 — 2-дюймовые диски. Измеряет прочность сцепления между двумя слоями существующих материалов. Определите прочность сцепления торкретбетона, эпоксидных смол, краски, асфальта и других ремонтных материалов или покрытий. Включает 10 — 2-дюймовые диски. Стандартная система испытаний анкеров измеряет силу тяги анкеров в бетоне, дереве, каменной кладке, кирпиче и других строительных материалах.
Система Super Anchor Test System для проверки прочности анкеров в бетоне, дереве, кирпичной кладке и других строительных материалах до 145 кН (или 32 600 фунтов-силы). Рекомендуется регулярно проверять калибровку отбойных молотков примерно после 2000 ходов. Калибровочная наковальня Джеймса (W-C-7312) была разработана именно для этой цели. Измеряет открытую длину зонда в 0,050 дюйма, дюйма и 0,5 мм. Для использования с системой Windsor Probe.
Стальной диск 50 мм (2 дюйма) для системы 007 Джеймс Бонд для испытаний на адгезию верхнего слоя и точной прочности сцепления строительных растворов, эпоксидной смолы, ламинатов и других покрытий.Стандартный размер дисков ASTM. Алюминиевый диск 50 мм (2 дюйма) для системы Джеймса Бонда 007 для испытания на адгезию верхнего слоя и точной прочности сцепления строительных растворов, эпоксидной смолы, ламинатов и других покрытий. Стандартный размер дисков ASTM. Датчик 5 кН для теста Джеймса Бонда MK III для испытания прочности сцепления двухслойных материалов и стандартного испытания анкера
Калибр 25 кН для теста Джеймса Бонда MK III для испытания прочности сцепления двухслойных материалов и стандартного испытания анкера Бутылка для заправки масла для системы 007 Джеймс Бонд для испытания прочности связи двухслойных материалов, испытания на адгезию, испытания наложения, испытания ламинатов, испытания на адгезию при ремонте строительным раствором.BS-1881, ASTM D-4541, ASTM C-1583. Devcon 2 тонны эпоксидной смолы для испытания на адгезию
Выравнивающая пластина для тестера Джеймса Бонда MK III для проверки адгезии перекрытия и точной прочности сцепления строительных растворов, эпоксидной смолы, ламинатов и других покрытий.Включает встроенный горизонтальный и вертикальный уровень.
Размеры комплекта переходников с метрической резьбой:
64 мм, 5 мм, 6 мм, 8 мм, 10 мм и 12 мм.
Размеры комплекта переходников с дюймовой резьбой:
1/4, 5/16, 3/8, 7/16 и 1/2 UNC.
Размеры комплекта переходников для кнопок с метрической резьбой:
64 мм, 5 мм, 6 мм, 8 мм, 10 мм и 12 мм.
Набор адаптеров для метрических кнопок с прорезями:
64 мм, 5 мм, 6 мм, 8 мм, 10 мм и 12 мм.
Размеры комплекта переходников для кнопок с дюймовой резьбой:
1/4, 5/16, 3/8, 7/16 и 1/2 UNC.

Характеристическая кривая и ее использование при определении прочности бетона на сжатие с помощью испытания ударным молотком

2.1. Модели общей зависимости

В этом разделе обсуждаются некоторые модели зависимости, обычно используемые в современном гражданском строительстве для оценки прочности на сжатие на основе испытаний ударным молотком. В дальнейшем они будут сравниваться с моделями, созданными с использованием экспериментальных данных.

Стандарт [21] определяет две модели зависимости между результатами испытаний, полученными с помощью Original Schmidt N, и прочности на сжатие. Это две строки, для которых применяются два разных диапазона.

Линия A:

где a = 25-40 [-] — значение отскока, а

Линия B:

для диапазона чисел отскока a = 41−54 [-].

В документе [29] представлены модели зависимости для SilverSchmidt. Взаимосвязь результатов тестирования, полученных с помощью SilverSchmidt N, обсуждается двумя способами: Во-первых, это медианная взаимосвязь с 50% надежностью:

для Q = 20−62 [-]. Эта кривая была построена на основе результатов испытаний, полученных институтом BAM (Федеральный институт исследования и испытаний материалов в Берлине, Германия) с тремя различными видами бетона, которые различались соотношением воды и цемента и типом цемента, охватывая диапазон прочности. fc = 10−100 Н / мм2 [29].

На основе результатов, полученных институтом BAM, Исследовательским институтом строительных наук провинции Шэньси, Китай, и университетом Хунань, Китай, документ [29] определяет кривую с 90% надежностью.

для диапазона Q = 22−75 [-]. Кривая была создана на основе рекомендаций EN 13791 [30], ASTM C805 [31] и ACI 228.1 [32]. Они заявляют, что модель зависимости должна быть создана так, чтобы 90% экспериментальных данных лежали выше кривой.

В [29] также описана модель результатов, полученных SilverSchmidt L для диапазона Q = 20−62 [-], как

Измерения с помощью SilverSchmidt L также можно проводить с помощью грибовидной насадки, которая должна обеспечивать измерения молодого бетона с низкой прочностью на сжатие.Отношение

определяется [27] для диапазона Q = 13–44 [-] и fc = 5–30 Н / мм2.

2.2. Характеристическая кривая

Построение общей взаимосвязи между числом отскока и прочностью на сжатие может быть сложной задачей. Цель этой части статьи — показать новый подход к оценке результатов неразрушающего контроля путем построения так называемой характеристической кривой, обеспечивающей надежность 95%.

Было опубликовано несколько статей, в которых говорилось, что формулировка прочности как единственного параметра может ввести в заблуждение [11].Однопараметрическая формула означает, что для определения прочности на сжатие необходимо знать только число отскока. Несколько публикаций [11,13] предупреждают, что модель взаимосвязи также должна включать, например, тип цемента, заполнителя или соотношение воды и металла. Эти и другие параметры неоспоримо влияют на прочность бетона и, следовательно, на число отскока, измеряемое молотком Шмидта.

Актуальный метод поиска оптимальной модели взаимоотношений также требует внимания.Наиболее распространенный метод, известный как регрессионный анализ или метод наименьших квадратов, включает несколько предположений, некоторые из которых могут быть нарушены во время оценки данных. Определение оптимального соотношения между испытанием на отскок и прочностью на сжатие часто нарушает предположение об гомоскедастичности, то есть об однородности дисперсии [11]. Нарушение однородности дисперсии означает, что изменения числа отскока (ось x ) также изменяют вариацию прочности на сжатие (ось y ).Другими словами, чем выше измеренное число отскока, тем выше разброс прочности на сжатие. Если игнорировать нарушение гомоскедастичности, полученная модель взаимосвязи может недооценивать значение прочности на сжатие, особенно в более прочном бетоне.

Однако экспериментальные данные, представленные в этой статье, показывают, что при определенных обстоятельствах вышеупомянутые проблемы могут быть законно отклонены. Это случаи, когда цель состоит не в том, чтобы найти общую модель для каждого бетона, а в том, чтобы найти конкретную модель только для одного.Более того, такая модель предназначена не для измерения прочности на сжатие по всему спектру, а для оценки числа отскока при зачистке, которое должно соответствовать прочности на сжатие при зачистке (см. Ниже). Большинство ранее опубликованных моделей взаимосвязи между числом отскока и прочностью на сжатие предназначены для оценки среднего значения прочности на сжатие. Таким образом, модель представляет собой срединную кривую, построенную по экспериментальным данным. Теоретически модель, разработанная таким образом, надежна на 50%: измеренное значение прочности на сжатие с вероятностью на 50% будет выше или ниже.

Однако в практике гражданского строительства в большинстве случаев используется не 50% надежности, а 95%. Такое значение свойства материала называется характеристическим значением. Что касается прочности на сжатие, существует термин «характеристическая прочность» [30]. По сути, это всегда 5% квантиль, что означает, что 95% результатов теста должны быть выше этого значения. Следовательно, это своего рода односторонняя интервальная оценка значения параметра. Даже при оценке прочности бетона на основе результатов неразрушающего контроля часто бывает полезно иметь такую ​​одностороннюю оценку в виде кривой.Точки на этой кривой, которую можно назвать характеристической кривой, будут определять 95% односторонних интервальных оценок прочности на сжатие; т.е. характеристическая прочность. В этом разделе представлен один из возможных способов построения такой кривой с использованием экспериментальных данных.

Это делается с использованием вышеупомянутого метода наименьших квадратов в его простейшей форме модели линейной регрессии [33]:

где y — обычная зависимая переменная (прочность на сжатие), x — независимая переменная (число отскока), а b1 и b2 — определяемые коэффициенты регрессии.Как будет показано ниже, эта простая модель подходит для всех рассмотренных здесь экспериментальных данных. Для лучшего понимания того, как строится характеристическая кривая, мы продемонстрируем принцип метода наименьших квадратов.

Экспериментальные данные представляют собой пары (xi, yi), где xi — значения числа отскока, а yi — соответствующие значения прочности на сжатие. Далее, i = 1,…, n, где n — количество измерений, то есть пар значений. Важную роль в методе наименьших квадратов играет матрица

где ∑ означает ∑i = 1n, а его определитель, который может быть выражен как

detH = n∑xi2− (∑xi) 2.

(9)

Затем медианные значения коэффициентов регрессии могут быть выражены с помощью следующих формул:

b2 = n∑xiyi − ∑xi∑yidetH,

(10)

где y¯ и x¯ — средние значения измеряемых свойств [34].

На данный момент модель имеет кривую, проходящую через экспериментальные данные. Обычно рекомендуется дополнять эту кривую так называемыми доверительными полосами. Это означает доверительный интервал для средней кривой, который обычно определяется оценками 95% -ного интервала b1 и b2, и интервал прогнозирования, который определяет 95% -ный интервал оценки прочности на сжатие для данного числа отскока.Для построения таких полос необходимо выразить минимальное значение суммы квадратичных ошибок [33,34]

Smin * = ∑i = 1n (yi − b1 − b2xi) 2

(12)

и точечная оценка дисперсии

Тогда для любого фиксированного x необходимо обозначить значение h *:

h * = 1n + n (x − x¯) 2detH.

(14)

Доверительный интервал для медианного значения затем определяется по формуле

(b1 + b2x) −t (1 − α / 2) sh *; (b1 + b2x) + t (1 − α / 2) sh *,

(15)

где t (1 − α / 2) — (1 − α / 2) квантиль t -распределения Стьюдента с n − 2 степенями свободы [33,34].Затем доверительный интервал для отдельных значений (диапазон прогноза) определяется по следующей формуле

(b1 + b2x) −t (1 − α / 2) s1 + h *; (b1 + b2x) + t (1 − α / 2) s1 + h *.

(16)

Обе полосы регрессии показаны на рисунках с 5 по 11. Полезно расширить этот традиционный метод регрессионного анализа с помощью тестирования коэффициентов регрессии и оценки общей пригодности модели с помощью коэффициента множественной корреляции, который в нашем case равен коэффициенту корреляции r .Способность модели чаще всего обозначается коэффициентом детерминации r2. Число r2 × 100% (условно) означает процент yi, что объясняется регрессионной моделью.

Важно помнить, что доверительные интервалы строятся как двусторонние интервальные оценки y для каждого фиксированного x. Этот метод обозначения работает для большинства приложений регрессионного анализа. Однако, поскольку гражданское строительство обычно работает с характеристическим значением (квантиль 5%), этот метод не совсем идеален.

Строим характеристическую кривую, используя соотношение для определения диапазона прогнозирования. Ширина диапазона определяется дисперсией s2, коэффициентами регрессии b1 и b2, значением h * для каждого фиксированного x и распределением Стьюдента t . Этот квантиль определяет, среди прочего, пригодность доверительных диапазонов, то есть вероятность, с которой можно было бы ожидать, что истинное значение y действительно находится внутри этого диапазона. Подгонка квантиля t (1 − α / 2) к квантилю t (1 − α) с той же степенью свободы n − 2 при α = 0.05 позволяет получить желаемую одностороннюю интервальную оценку. Тогда характеристическую кривую y0,05 можно записать как

y0.05 = (b1 + b2x) −t (1 − α) s1 + h *.

(17)

Эта кривая по существу определяет значение прочности на сжатие для каждого фиксированного x , то есть для каждого фиксированного результата испытания на отскок. Следовательно, это полуплоскость

В следующих разделах показано использование этой характеристической кривой для определения характеристической твердости при снятии изоляции с реальными данными.

Прогнозирование прочности бетона с использованием машинного обучения (с кодом Python)

Эта статья была опубликована в рамках Блогатона по Data Science.

Введение

Каждый специалист по обработке данных должен создавать знания предметной области в каждой области, потому что мы должны решать каждую проблему, с которой, вероятно, сталкивается мир. Если вы не знаете, что такое знание предметной области? это знание определенной области или специализация в какой-либо области. мы также можем сказать, что это часть общих знаний, поэтому, как специалисты по данным, мы, вероятно, решаем реальные проблемы, которые были основаны на машинном обучении, со знанием предметной области конкретной проблемы.

Как специалист по обработке данных, мы обычно сталкивались с множеством реальных проблем, таких как — некоторые социальные проблемы, строительство и т. Д. Мы должны решить этот тип проблемы с помощью методов машинного обучения, давайте возьмем пример построения, что вы будете ссылаетесь на слово строительство? искусство и наука — создавать объекты, системы или организации. Что вы можете себе представить из слова «строительство», так это мега-здания, машины, материалы и т. д.… но вы знаете, что то, что используется для строительства этих мега-зданий, для строительства мы используем материал, цемент, железные стержни и т. д.. где материал является наиболее важной частью строительства.

»Используйте наилучшие возможные материалы и покажите качество этих материалов и мастерство их сборки»

Смысл этих красивых слов в том, что если мы будем использовать материал самого высокого качества, то вы, вероятно, станете качественным конструктором. Мы можем связать эту цитату с нашим примером, мы обсуждали выше, что некоторые вещи используются для создания мегастроений, но материал является наиболее важным.Материал, который является безумным природой и человеком, мы будем говорить о безумном материале, в этом бетоне является наиболее важным безумным материалом для строительства. бетон состоит из трех основных компонентов. Вода, заполнитель и портландцемент. Мы знаем, что качество является наиболее важным свойством материала, используемого в строительстве. Если качество бетона ниже, то постройка не может быть стабильной, но если мы используем бетон самого высокого качества, то здание будет стабильным.

Как мы узнаем, является ли этот бетон доказанным или нет, что мы обычно проверяем прочность бетона.Проще говоря, прочность бетона на сжатие определяет качество бетона, мы проверяем его стандартным испытанием на раздавливание на бетонном цилиндре. Прочность бетона также считается ключевым фактором в достижении желаемой прочности. На проверку на прочность уйдет 28 дней, это большое время, так что мы будем делать сейчас? Используя Data Science, мы сокращаем эти объемы усилий и прогнозируем, в каком количестве мы должны использовать какое сырье для обеспечения хорошей прочности на сжатие.

Итак, мы собираемся проанализировать набор данных Concrete Compressive Strength и построить модель машинного обучения для прогнозирования качества:

Содержание

  • Набор данных
  • Знание набора данных
  • Импорт модулей
  • Чтение данных
  • Набор данных исследования
  • Обработка нулевых значений
  • Анализ разведочных данных
  • Разделение независимых и зависимых переменных
  • Разделение данных
  • Масштабирование элемента
  • Применение модели
  • Прогнозируемые значения по сравнению с исходными значениями
  • Сохранение модели

Набор данных

Мы будем использовать набор данных прочности бетона на сжатие, который был получен из Kaggle, вы можете щелкнуть здесь, чтобы получить набор данных.

Знание набора данных

Если вы загрузите этот набор данных, вы увидите, что несколько функций влияют на качество бетона. Итак, мы обсуждаем краткое описание каждой функции:

цемент: вещество, используемое для строительства, которое затвердевает с другими материалами, чтобы связать их вместе.

шлак: Смесь оксидов металлов и диоксида кремния.

Зола: продукт сгорания угля, состоящий из твердых частиц, которые выбрасываются из угольных котлов вместе с дымовыми газами.

Вода: Используется для образования густой пасты.

Суперпластификатор: используется для изготовления высокопрочного бетона.

Coaseseaggregate: цен на горные породы, полученные из наземных отложений.

fineaggregate: размер заполнителя меньше 4,75 мм.

age: Скорость набора силы быстрее в начале, и скорость уменьшается с возрастом.

csMPa: Единица измерения прочности бетона.

Теперь мы импортируем несколько важных модулей:

Импорт модулей

Для дальнейшего процесса мы должны импортировать некоторые важные модули, присутствующие в python:

 # importing pandas
импортировать панд как pd
#importing numpy
импортировать numpy как np
#importing matplotlib
импортировать matplotlib.pyplot как plt
#importing seaborn
импортировать seaborn as sb 

Итак, мы импортируем pandas для анализа данных, NumPy для вычисления N-мерного массива, seaborn и matplotlib для визуализации данных.

Чтение данных

Как правило, мы используем набор данных в виде файла CSV, для чтения этого файла CSV мы будем использовать библиотеку panda’s , давайте посмотрим:

 df = pd.read_csv ('Concrete_data.csv')
df 

Набор данных исследования

После чтения набора данных мы должны извлечь информацию из данных, для этого мы используем определенную функцию:

 df.info () 

Здесь мы замечаем, что подсчитываем нулевые значения в каждой функции, и смотрим, какой тип данных у объектов присутствует в наборе данных.

 df.describe () 
Метод

описать () вычислить различные вычисления каждой точки данных в объекте.

Обработка нулевых значений

Теперь мы обрабатываем нулевые значения, которые присутствуют в наборе данных для большей точности,

 df.isnull (). Sum () 

, вы можете видеть, что в каждой функции присутствует определенное количество нулевых значений, поэтому мы должны вменять любое другое значение, чтобы заполнить нулевые значения,

 число = df.select_dtypes (include = ['int64', 'float64']).ключи ()
из sklearn.impute импорт SimpleImputer
impute = SimpleImputer (стратегия = 'среднее')
impute_fit = impute.fit (df [число])
df [число] = impute_fit.transform (df [число])
df 

Здесь мы используем метод преобразования, который известен как SimpleImputer , он используется для вменения среднего значения , медианы, и режима в нулевые значения.

Анализ исследовательских данных (EDA)

EDA — важный шаг для создания любого проекта машинного обучения, это подход к анализу наборов данных для обобщения их основных характеристик.С помощью EDA мы можем получать информацию о функциях, просто наблюдая за графиками и графиками.

Итак, здесь мы будем использовать некоторые часто используемые методы визуализации для наблюдения данных:

Парный участок:

Он строит попарные отношения в наборе данных, создает сетку осей, где ось Y принадлежит строке, а ось X — столбцам.

 # pairplot кадра данных
sb.pairplot (df) 

Как видите, он отображает корреляцию между каждой функцией.

Точечная диаграмма

Этот график отображает отношения между любыми двумя наборами данных.

 # диаграмма рассеяния воды и цемента
plt.figure (figsize = [17,9])
plt.scatter (y = 'csMPa', x = 'цемент', edgecolors = 'красный', data = df)
plt.ylabel ('csMPa')
plt.xlabel ('цемент') 

Мы используем matplotlib для построения графика рассеяния, на этом изображении вы можете ясно видеть, что ось x содержит точки данных Cement , которые могут варьироваться от 100 до 500, а ось y представляет зависимую переменную csMPa , где его точка данных варьируется от 0 до 80.

По мере того, как мы увеличиваем количество цемента в бетоне, качество бетона может также повышаться, как показано на диаграмме рассеяния.

В соответствии с этим мы также можем построить взаимосвязь между любыми другими двумя объектами, содержащимися в наборе данных. давайте построим диаграмму рассеяния между csMPa и летучей золы.

 plt.figure (figsize = [17,9])
plt.scatter (y = 'csMPa', x = 'flyash', edgecolors = 'blue', data = df)
plt.ylabel ('csMPa')
plt.xlabel ('flyash') 

Теперь строим график корреляции:

График корреляции

График корреляции показывает коэффициент корреляции между переменными.Этот график содержит таблицу в виде корреляционной матрицы.

Теперь мы визуализируем корреляцию между переменными, построив график:

 

plt.figure (figsize = [17,8])

#ploting correlation plot

sb.heatmap (df.corr (), annot = True)


 

Мы используем библиотеку seaborn для построения графика корреляции между переменными, здесь вы видите, что между переменными существует взаимосвязь один к одному. Каждая переменная показывает связь с другой переменной.

Если мы возьмем наблюдения из тепловой карты , то мы обнаружим, что цемент имеет сильную корреляцию с водой.

Теперь мы строим выброс, который присутствует в наборе данных:

Коробчатый участок

 л = ['цемент', 'шлак', 'зола', 'вода', 'суперпластификатор', 'крупнозернистый агрегат', 'мелкозернистый агрегат', 'возраст', 'csMPa']
для я в л:
    sb.boxplot (x = df [i])] ']
    plt.show () 

Посмотрите на диаграмму водяного бокса, вы заметите, что черные точки присутствуют слева и справа от линий, эти точки являются более резкими, чем те, которые присутствуют в конкретном объекте.

Разделение зависимых и независимых переменных

Перед тем, как начать построение модели, мы должны разделить набор данных на две части,

  1. Независимые переменные содержат список тех переменных, от которых зависит качество бетона.
  2. Зависимая переменная — это переменная, которая зависит от значений других переменных.
 # независимые переменные
x = df.drop (['csMPa'], ось = 1)
# зависимые переменные
y = df ['csMPa'] 

В этой программе x содержит список независимых переменных, а y содержит зависимую переменную в данном случае:

1.Независимые переменные: цемент , зола, вода, суперпластификатор, coaseseaggregate, fineaggregate, возраст .

2. зависимая переменная — единственная csMPa

Разделение данных

Теперь мы используем модуль scikit-learn train_test_split, который используется для разделения обучающей и тестовой частей.

 # importing train_test_split
из sklearn.model_selection import train_test_split
xtrain, xtest, ytrain, ytest = train_test_split (x, y, test_size = 0.3, random_state = 42) 

Масштабирование элементов

Делаем масштабирование данных для балансировки точек данных.

 из sklearn.preprocessing import StandardScaler
стенд = StandardScaler ()
Fit = stand.fit (xtrain)
xtrain_scl = Fit.transform (xtrain)
xtest_scl = Fit.transform (xtest) 

В этой программе сначала мы импортируем train_test_split из scikit-learn, затем создаем объект класса StandardScaler () , после создания объекта мы помещаем данные обучения в StandardScaler для масштабирования данных, а затем преобразуем данные поезда и тестирования в массив.

Применение модели

Машинное обучение состоит из алгоритмов, которые могут автоматизировать построение аналитической модели . Использование алгоритмов, которые итеративно учатся на данных. На этом этапе мы применяем несколько алгоритмов машинного обучения к обучающим данным.

Давайте посмотрим ниже:

Линейная регрессия

 # импорт моделей линейной регрессии
из sklearn.linear_model import LinearRegression
из sklearn.metrics import mean_squared_error
lr = Линейная регрессия ()
fit = lr.подходят (xtrain_scl, ytrain)
оценка = lr.score (xtest_scl, ytest)
print ('прогнозируемая оценка: {}'. formate (score))
Распечатать('..................................')
y_predict = lr.predict (xtest_scl)
print ('mean_sqrd_error ==', mean_squared_error (ytest, y_predict))
rms = np.sqrt (mean_squared_error (ytest, y_predict))
print ('среднеквадратичная ошибка == {}'. формат (среднеквадратичное значение)) 

Теперь мы строим диаграмму рассеяния и подбираем линию для проверки значений прогноза,

 plt.рисунок (figsize = [17,8])
plt.scatter (y_predict, ytest)
plt.plot ([ytest.min (), ytest.max ()], [ytest.min (), ytest.max ()], color = 'красный')
plt.xlabel ('предсказано')
plt.ylabel ('оригинальный')
plt.show () 

Вы можете видеть, как линия частично соответствует нашим прогнозируемым точкам данных.

Лассо и жесткая регрессия

 # import rigd and lasso regresion
из sklearn.linear_model import Ridge, Lasso
из sklearn.metrics import mean_squared_error
rd = хребет (альфа = 0.4)
ls = лассо (альфа = 0,3)
fit_rd = rd.fit (xtrain_scl, ytrain)
fit_ls = ls.fit (xtrain_scl, ytrain)
print ('оценка регрессии гребня: -', rd.score (xtest_scl, ytest))
Распечатать('............................................... ........ ')
print ('оценка лассо: -', ls.score (xtest_scl, ytest))
print ('mean_sqrd_roor of ridig ==', mean_squared_error (ytest, rd.predict (xtest_scl)))
print ('mean_sqrd_roor of lasso is ==', mean_squared_error (ytest, ls.predict (xtest_scl)))
print ('root_mean_squared ошибка гребня ==', np.sqrt (mean_squared_error (ytest, rd.predict (xtest_scl))))
print ('root_mean_squared ошибка лассо ==', np.sqrt (mean_squared_error (ytest, lr.predict (xtest_scl)))) 

Этот алгоритм двух регрессий дает немного другую оценку прогноза по сравнению с линейной регрессией.

Теперь мы строим диаграмму рассеяния предсказанных данных и строим линию,

график гребневой регрессии: —

 plt.figure (figsize = [17,8])
plt.scatter (y_predict, ytest)
plt.plot ([ytest.min (), ytest.max ()], [ytest.min (), ytest.max ()], color = 'красный')
plt.xlabel ('предсказано')
plt.ylabel ('оригинальный')
plt.show () 

график регрессии лассо: —

 plt.figure (figsize = [17,8])
plt.scatter (y_predict, ytest)
plt.plot ([ytest.min (), ytest.max ()], [ytest.min (), ytest.max ()], color = 'красный')
plt.xlabel ('предсказано')
plt.ylabel ('оригинальный')
plt.show () 

Когда мы замечаем на этих двух графиках, они очень похожи, потому что оценка прогноза или оба алгоритма немного похожи.

RandomForestRegressor

 # импорт случайной регрессии леса
из sklearn.ensemble импортировать RandomForestRegressor
из sklearn.metrics import mean_squared_error
rnd = RandomForestRegressor (ccp_alpha = 0,0)
fit_rnd = rnd.fit (xtrain_scl, ytrain)
print ('оценка: -', rnd.score (xtest_scl, ytest))
Распечатать('........................................')
print ('mean_sqrd_error ==', mean_squared_error (ytest, rnd.predict (xtest_scl)))
print ('root_mean_squared ошибка is ==', np.sqrt (mean_squared_error (ytest, rnd.predict (xtest_scl)))) 

Оценка точности RandomForestRegressor самая высокая среди линейной регрессии, лассо и гребневой регрессии, поэтому мы используем модель RandomForestRegressor. Здесь самая высокая точность означает, что она предсказывает качество концерта с помощью обучения, которое содержит независимые переменные, а также дает меньше ошибок. темп.

Прогнозируемые значения по сравнению с исходными значениями

Теперь мы берем сжатие между предсказанными значениями зависимой переменной csMPa и исходными значениями переменной csMPa.

 x_predict = список (rnd.predict (xtest))
predicted_df = {'predicted_values': x_predict, 'original_values': ytest}
# создание нового фрейма данных
pd.DataFrame (предсказанный_df) .head (20) 

Вы можете видеть, что при применении модели RandomForestRegressor прогнозируемые значения очень похожи на наши исходные значения.

Сохранение модели

Теперь мы сохраняем нашу модель машинного обучения с помощью pickle.

 маринад импортный
file = 'бетонная_стила'
сохранить = рассол.дамп (rnd, open (файл, 'wb')) 

Конечные ноты

Эта статья взаимодействует с некоторыми алгоритмами, которые используются для прогнозирования значений, поскольку здесь мы применяем несколько моделей к данным и находим наиболее подходящую модель. Вам, как новичку, эта статья очень поможет, надеюсь, вам понравится.

Свяжитесь со мной в LinkedIn: www.linkedin.com/in/mayur-badole-189221199

Если вам понравилось, посмотрите другие сообщения:

Прогноз качества вина с использованием машинного обучения

BeautifulSoup Обработка исключений

Спасибо.

Испытания бетонных цилиндров | Испытания бетонных характеристик

Испытания бетонных цилиндров в CSI

Consulting Services, Inc. (CSI) — инженерно-геологическая фирма, одна из многих предлагаемых ею услуг — Испытания бетонных цилиндров. Основанная в Лексингтоне, штат Кентукки, в 2009 году, опытные инженеры CSI осознают критическую важность испытаний материалов. Выполнение испытаний бетонного цилиндра является критическим шагом в строительстве, тем самым проясняя, что бетон, который будет использоваться в работе, подходит для работы.Эта мера испытания цилиндров — наиболее распространенная мера производительности, используемая инженерами, проектирующими здания и другие конструкции.

Прочность на сжатие затвердевшего бетона проверяется в процессе заливки цилиндров свежего бетона и последующего измерения силы, необходимой для разрушения этого бетона через определенные промежутки времени в течение временной шкалы затвердевания бетона. Требования Строительных норм для железобетона запрещают конкретные результаты испытаний, чтобы считать испытанный бетон приемлемым.Испытание бетонного цилиндра должно проводиться несколько раз (необходимо испытать не менее трех образцов стандартного отверждения), и если испытания на прочность не приводят к приемлемым уровням прочности, необходимо предпринять шаги для повышения прочности бетона.

Это правда, что бетон не достигает предела прочности в течение нескольких лет. Откладывать это тестирование до этого момента было бы совершенно непрактично, поскольку это создало бы невозможную временную шкалу. Это было признано властями, написавшими эти спецификации; 28 дней, выбранные экспертами в данной области, — это установленный возраст для эффективного испытания бетона.Это согласованный период времени, в течение которого имела место значительная гидратация. Очевидно, это позволяет установить управляемый график. В CSI мы разделяем цель с нашими клиентами, чтобы проект строительства продолжался вовремя и в рамках бюджета.

Когда CSI проводит испытания бетонного цилиндра, вы получите подробный письменный отчет, который будет включать в себя идентификацию образца для испытаний, расчетную прочность на сжатие образца и возраст образца на момент испытания, а также обозначение любых разрыв, который можно было бы считать ненормальным.

Специалисты Consulting Services Inc. обладают богатым опытом, в среднем члены команды имеют более 15 лет опыта в проектировании и строительстве. Мы гордимся имеющимися у нас сертификатами, подтверждающими, что при проведении этих тестов вы можете доверять процессу и результатам.

Услуги, которые мы предоставляем нашим клиентам, предоставляют нашим владельцам важную информацию об их бизнес-проектах, и мы разделяем с нашими клиентами приверженность качеству и безопасности.CSI — инжиниринговая фирма с корпоративной философией предоставления надежных инженерных решений, и наши клиенты могут полагаться на нашу честность, наши знания и наши способности. Когда вы участвуете в строительном проекте, испытания материалов — это защита ваших инвестиций и гарантия того, что используемые материалы соответствуют материалам, указанным в спецификациях. Сделав акцент на сертификации в CSI, вы можете быть уверены, что наша профессиональная команда обладает как опытом для проведения необходимых тестов в соответствии с отраслевыми стандартами, так и приверженностью общению с нашими клиентами до, во время и после проекта.Многие из наших клиентов продолжают консультироваться с Consulting Services Inc. по поводу дальнейших проектов, и нам также повезло, что рекомендации существующих клиентов новым клиентам помогли нам успешно расширить наше присутствие в долине Огайо.

ПЕРЕМЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ ДЛЯ БЕТОННЫХ БЛОКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Любой, кто занимается испытаниями бетонных блоков или призм или интерпретацией результатов испытаний, должен быть знаком с параметрами испытаний и их значением.Переменные как до, так и во время тестирования могут существенно повлиять на результаты тестирования. Испытания, проводимые для определения критериев проектирования, повлияют на выбранные секции стен и часто оказывают прямое влияние на экономику здания.

За исключением некоторых архитектурных облицовочных блоков, таких как раздельный блок и опалубочный блок, бетонные блоки для каменной кладки производятся с относительно точными допусками по размерам. Из-за этого можно предположить, что устройства нечувствительны к изменениям во время тестирования, хотя это не обязательно так.Изменения влажности бетонной кладки могут вызвать изменение физических характеристик. Повышение влажности бетонных блоков кладки во время испытаний снижает прочность на сжатие. На изменение объема также может повлиять присутствие влаги. При высыхании блоки бетонной кладки подвергаются усадке.

Эти условия, т. Е. Увеличение силы и изменение объема, могут происходить одновременно в течение периода испытания. Следовательно, необходимо знать влияние переменных на прочностные характеристики устройства.Таким образом, тестирование само по себе становится сознательной попыткой исключить известные переменные, придерживаться предписанных методов тестирования и представить истинные результаты тестирования.

В этом TEK обсуждаются переменные, которые могут возникнуть при испытании бетонных блоков. Лицо, выполняющее тесты, и лицо, интерпретирующее результаты, должны убедиться, что были приняты все необходимые меры предосторожности, чтобы сделать переменные незначительными или, предпочтительно, несуществующими.

ПРИМЕНИМЫЕ СТАНДАРТЫ

Процедуры испытаний на прочность на сжатие для бетонных блоков и других сопутствующих продуктов охватываются ASTM C 140, Стандартные методы отбора проб и испытаний бетонных блоков.Со ссылкой на другие стандарты рассматриваются такие вопросы, как требования к испытательной машине. Полнота этих методов испытаний не допускает значительных изменений. Строгое соблюдение лабораторных процедур, описанных в этом стандартном методе испытаний, имеет решающее значение для получения точных результатов.

И тестировщик, и интерпретатор должны иметь практические знания о процедурах ASTM C 140, влиянии тестовых переменных на результаты и требованиях спецификации продукта, которая устанавливает минимальные критерии для тестируемого устройства.

ПЕРЕМЕННЫЕ

Переменные, которые могут повлиять на сообщаемое значение испытания, включают образец для испытаний и его подготовку, машину для физических испытаний, использование машины испытателем, размещение образца в машине, толщину пластины для испытания на сжатие и используемую процедуру испытания.

Переменные в бетонной кладке, которые могут повлиять на результаты испытаний, включают содержание влаги в бетонной кладке во время испытания и геометрию (форму) бетонной кладки.

Содержание влаги в бетонной кладке при испытании

Содержание влаги в бетонной кладке во время испытания может существенно повлиять на заявленное значение испытания. Испытания бетонной кладки при различном содержании влаги, рис. 1, продемонстрировали, что содержание влаги может быть причиной более высокого или более низкого зарегистрированного значения испытания. Агрегаты для сушки в печи обладают более высокой испытанной прочностью на сжатие, чем их аналоги с нормальным (воздушно-сухим) содержанием влаги. Напротив, бетонные блоки, испытанные более влажными, чем их обычные аналоги, имеют более низкую прочность на сжатие.Приблизительное увеличение или уменьшение на двадцать процентов является значительным. Этот вывод убедительно свидетельствует о том, что отобранные образцы, предназначенные для испытаний на прочность при сжатии, должны поддерживаться в их состоянии влажности «как получено» или «по желанию». Чтобы гарантировать это, ASTM C 140 требует, чтобы блоки хранились до испытаний на воздухе при температуре 75 + 15 ° F (24 + 8 ° C) и относительной влажности менее 80%, а также не подвергались сушке в печи. .

Причина этого увеличения-уменьшения прочности объясняется вторичным гидравлическим давлением, которое возникает, когда блок и вода внутри блока подвергаются внешнему давлению.Нагрузки являются аддитивными, поэтому более высокое содержание влаги приводит к большему снижению прочности. И наоборот, высушенный в печи образец обладает внутренними деформациями растяжения, которые должны преодолеваться силами сжатия, прежде чем деформации станут сжимающими.

Уменьшение содержания влаги в образце имеет еще большее значение, когда испытания включают в себя прочность на разрыв, прочность сцепления или прочность на изгиб. Снижение прочности наиболее велико в ранний период после перемещения образца в более сухую среду.Опять же, поддержание испытуемого образца в устойчивом или уравновешенном состоянии является правильным способом проведения испытаний.

Влажность бетонной кладки во время испытаний может изменить истинную несущую способность устройства.

Рисунок 1 — Содержание влаги во время испытания

Геометрия (форма) испытуемого образца

Любой испытываемый материал с использованием испытательных секций различной высоты при сохранении постоянного поперечного сечения даст более высокие значения прочности на сжатие по мере уменьшения отношения высоты к толщине образца.Высокий образец обладает меньшей несущей способностью, чем короткий или более короткий образец. Образцы для испытаний, подверженные сжимающим нагрузкам, разрушаются из-за сочетания сжатия и растяжения. Высокие образцы более чувствительны к влиянию растягивающего напряжения, а короткие образцы не выдерживают.

Хотя общая тенденция к снижению прочности известна, влияние отношения высоты к толщине ( h / t ), обычно используемое для определения эффектов формы образца, зависит от типа заполнителя, прочности бетонной кладки, содержания влаги и т. Д.Бетонный кирпич из той же смеси, которая использовалась для изготовления бетонного блока, может иметь более высокую кажущуюся прочность на сжатие, чем его блочный аналог. Эффект формы также влияет на степень уплотнения во время производства и эффективность отверждения изделия.

ASTM C 140 включает поправочные коэффициенты h / t для образцов сегментной подпорной стенки с соотношением сторон меньше двух. Когда купоны используются в качестве образцов на сжатие, их разрезают на h / t = 2, поэтому поправочные коэффициенты не требуются.Рисунок 2 иллюстрирует влияние соотношения сторон на кажущуюся прочность на сжатие твердых образцов. Пустотные бетонные блоки в меньшей степени подвержены вариациям ч / т . Например, исследования показали небольшое изменение кажущейся прочности на сжатие при уменьшении высоты блока на одну треть или меньше.

Рис. 2 — Влияние соотношения сторон на кажущуюся прочность на сжатие твердых образцов

Переменные, влияющие на тестер

Лаборант может сознательно или бессознательно значительно изменить нагрузку при испытании на сжатие при разрушении.Влияние технических специалистов на процедуры включает: (1) выбор и обслуживание машины для физических испытаний и ее принадлежностей, таких как опорные блоки и испытательные плиты; (2) выбор укупорочного материала и установка подходящего колпачка; (3) размещение образца для испытания; и (4) скорость загрузки. По отдельности или в совокупности эти факторы будут влиять на отказоустойчивую нагрузку. Интересно отметить, что эти переменные, за исключением высокой скорости нагружения, вызовут более низкую сообщаемую отказоустойчивую нагрузку.

Испытательные машины должны соответствовать требованиям ASTM E 4, «Практика силовой проверки испытательных машин». Проверка испытательной машины происходит при условиях нагрузки, отличных от тех, которые преобладают во время реальных испытаний. Принадлежности, такие как опорный блок или пластины, а также тонкие пластины, которые отклоняются во время нагрузки, вызывают такое же снижение прочности, как описано ниже для несовершенных крышек. Масло на пластинах станка также уменьшит результат разрушающей нагрузки.

Укупорочные материалы различаются по составу и, следовательно, по модулю упругости.Утвержденные (ASTM C 1552 Практика закрытия бетонных блоков и призм для испытаний на сжатие) герметизирующие составы включают смеси 40-60% серы и измельченной огнеупорной глины и другого подходящего материала, пропущенного через сито № 100 (150 мкм) или высокопрочного гипса. цемент. Использование альтернативных материалов не допускается. ДВП или другие аналогичные материалы сжимаются быстрее, чем их одобренные аналоги. Сжатие древесноволокнистой плиты вызывает ее расширение в поперечном направлении, вызывая растягивающие напряжения в испытательном образце и приводя к более низкой кажущейся прочности на сжатие.Полученная в результате прочность может по-прежнему допускать сертификацию продукта, если значение прочности превышает минимальное указанное значение. Результаты могут быть на двадцать — сорок процентов ниже должным образом ограниченного значения аналога. Поскольку результаты сжатия консервативны, многие производители блоков используют этот менее трудоемкий метод в качестве средства обеспечения соблюдения установленных минимальных значений прочности на сжатие.

Укупорочные материалы, которые неправильно нанесены на устройство, могут быть причиной неравномерного напряжения образца во время нагрузки.Было измерено пятнадцатипроцентное снижение силы для юнитов с неправильно установленным пределом.

ASTM C 1552 требует, чтобы заглушка была плоской и достаточно жесткой, чтобы не прогибаться во время укупорки. Прогиб закрывающей пластины приводит к появлению на испытательной поверхности агрегатов выемки, что приводит к неравномерному распределению нагрузки и снижению кажущейся прочности на сжатие. Рекомендуется разместить стеклянные пластины толщиной в полдюйма (13 мм) поверх стальных пластин толщиной 1 дюйм (25 мм). Стеклянные пластины обеспечивают гладкую, устойчивую к царапинам заменяемую износостойкую поверхность, а стальные пластины обеспечивают необходимую жесткость укупорочной станции.

Точно так же стальные опорные плиты на машине для испытаний на сжатие должны быть достаточно жесткими, чтобы не прогибаться во время испытаний. Незаметные невооруженным глазом небольшие отклонения отрицательно повлияют на результаты испытаний. ASTM C 140 требует, чтобы стальные опорные пластины имели толщину, по крайней мере, равную расстоянию от края сферического опорного блока до самого дальнего угла образца. Эта толщина должна быть достигнута за счет использования одной пластины, имеющей ширину и длину не менее дюйма.(6,4 мм) больше длины и ширины испытуемого образца. Укладка нескольких пластин для достижения требуемой толщины будет менее жесткой, чем одна пластина требуемой толщины. Также требуется, чтобы опорные поверхности пластин имели твердость по Роквеллу не менее 60 HRC (BHN 620).

Масло на испытательных пластинах или валиках испытательной машины или на закрытых поверхностях испытательного образца также снижает разрушающую нагрузку. Масло смазывает поверхность раздела между образцом и машиной.В результате тестовый образец расширяется на границе раздела; Разрушение при растяжении происходит раньше и при меньшей нагрузке.

Размещение испытуемого образца в машине может существенно повлиять на разрушающую нагрузку. Для блоков, которые по существу симметричны, расположение важно, но в меньшей степени, чем при тестировании несимметричных блоков. Приложенная нагрузка испытательной машины должна проходить через центр тяжести испытуемого образца. Единицы, испытанные с приложенной нагрузкой, отличной от центра тяжести, могут предоставить массив сообщаемых значений, рисунок 3.Нагрузки, не приложенные через центр масс устройства, приводят к снижению прочности при испытаниях и увеличению вариабельности результатов.

Для блоков каменной кладки, симметричных относительно оси, положение этой оси можно определить геометрически, разделив размер, перпендикулярный этой оси (но в той же плоскости), на два. Для блоков каменной кладки, которые не являются симметричными относительно оси, положение этой оси может быть определено путем балансировки блока каменной кладки на острие или металлическом стержне, размещенном параллельно этой оси.Если используется металлический стержень, стержень должен быть прямым, цилиндрическим (иметь возможность свободно катиться по плоской поверхности), иметь диаметр не менее дюйма (6,4 мм) и не более дюйма (19,1 мм). , и он должен быть длиннее образца. После определения на конце блока наносится центральная ось.

Скорость тестирования

Оператор компрессорной машины также может влиять на значение теста, изменяя скорость нагружения. Как правило, быстрое нагружение образца дает более высокую очевидную разрушающую нагрузку, чем менее быстрая или нормальная скорость нагружения.Нагрузка должна происходить с некоторой удобной скоростью примерно до половины ожидаемой предельной нагрузки. После этого скорость нагружения должна быть отрегулирована так, чтобы отказ происходил в течение периода от 1 до 2 минут.

Рис. 3. Центр приложенной нагрузки не коллинеарен геометрическому центроиду

РЕЗЮМЕ

Основная цель испытаний бетонных блоков кладки — установить качество продукции для приемки и помочь инженеру-проектировщику выбрать материалы и их комбинацию для создания наиболее экономичного участка стены или конструкции.Непроверенные переменные во время тестирования продукта неизменно увеличивают стоимость стены. Влияние этих переменных будет уменьшено за счет соответствия требованиям, выделенным в контрольном списке, таблица 1.

Без контроля переменные испытания будут влиять на испытанные прочностные свойства бетонной кладки. Переменные, которые приведут к более высокой прочности на сжатие, включают геометрию (форму) образца, высокую скорость приложения нагрузки и низкое содержание влаги во время испытания.Другие параметры испытаний, такие как неправильное нанесение защитного материала, высокое содержание влаги во время испытания, использование «тонких» опорных пластин и неправильное расположение в компрессорной машине, уменьшают значение разрушающей нагрузки. Следует избегать обеих крайностей.

Точные и правильные проверенные значения имеют решающее значение для строительства и проектирования кладки. Консервативные результаты увеличивают факторы безопасности при проектировании, но могут привести к неэкономичному строительству. Затраты, необходимые для устранения ошибок в суждениях, возникающих в результате неточного тестирования, намного превышают затраты, необходимые для использования и обслуживания правильного оборудования, а также для надлежащего обучения технических специалистов по тестированию, чтобы они понимали влияние этих переменных, обсуждаемых здесь.

Таблица 1 — Контрольный список для испытаний ASTM C 140

Испытание бетонных опор на изгиб

Если конструкция армирования и бетонная смесь подходят, то бетонная балка будет демонстрировать приемлемые характеристики во время испытания на изгиб. Прочность на изгиб бетонной балки является результатом сочетания прочности на растяжение арматуры и прочности на сжатие бетона.Испытание бетонных столбов на изгиб проводилось в соответствии с иранскими инструкциями по испытаниям бетонных столбов. 1

Поэтому сначала необходимо пояснить тест. Он аналогичен испытанию на изгиб, описанному в стандарте CEB 044-3; 2 два теста почти одинаковы, но немного отличаются. В иранском испытании отмечается часть бетонного столба, помещенная в землю. Длина составляет ~ 14% от общей длины шеста. Эта зона, согласно рисунку 1, жестко закреплена между двумя прочными железобетонными опорами.

В бетонных опорах с Н-образным поперечным сечением (как на Рисунке 1) балка размещается таким образом, чтобы вся стенка Н-образного сечения была обращена вверх. Сила изгиба прилагается на расстоянии 60 см от конца балки (как показано на рисунке 1). Кроме того, на расстоянии 3 м от конца бетонной опоры используется основание из роликовых направляющих, позволяющее легко перемещать опору в поперечном направлении во время приложения изгибающей силы.

Согласно рисунку 1, перед приложением усилия изгиба металлический вертикальный маркер находится в контакте со стержнем.Во время приложения и снятия силы измеряется и записывается величина отклонения вехи от металлического маркера.

Для сгибания шеста используется пятитонный съемник. Изгибающее усилие передается на опору с помощью стальной цепи или стального троса. Кроме того, для измерения приложенной силы используется динамометр рядом с местом приложения силы к полюсу. Другой конец стальной цепи или стального троса закрепляют на устойчивом, прочном и прочно установленном якоре, как показано на Рисунке 2.

При испытании на изгиб можно получить три результата, включая нормальное, упругое поведение и предел прочности на изгиб бетонной опоры.

Нормальная прочность

Каждая конструкция бетонной опоры имеет определенную нормальную прочность на изгиб. По общему признанию, нормальная прочность находится в пределах диапазона упругости бетонной балки и намного ниже, чем изгибающая сила текучести бетонной опоры. В этом испытании сначала регистрируются детали поверхности бетонного столба, включая поверхностные или глубокие трещины и другие дефекты, наблюдаемые на поверхности бетона.

Затем выполняются четыре шага, в которых изгибающую силу медленно увеличивают до 0,25 нормальной силы для каждого шага. На каждом этапе регистрируется изменение положения наконечника бетонной опоры от вертикального маркера, а также дефекты поверхности и другие эффекты. Другими словами, во время первого, второго, третьего и четвертого этапов изгибающей силы, без удаления предыдущей изгибающей силы, выполняется увеличение нормальной силы на бетонную опору до 0,25, 0,50, 0,75 и 1 соответственно.Наконец, нагрузка медленно и полностью снимается, и сообщается о постоянном смещении бетонной балки от маркера и других дефектах. 1

Если бетонный столб имеет желаемую прочность на изгиб, то, во-первых, он не трескается ни на одном из этапов приложения силы изгиба; во-вторых, кривая смещения бетонного наконечника опоры в зависимости от приложенной силы на всех четырех этапах является линейной; и в-третьих, после снятия изгибающей силы полюс возвращается примерно в исходное состояние, и никаких трещин не наблюдается, за исключением очень маленьких трещин, называемых «волосовидными трещинами».«Если бетонный столб не соответствует трем указанным требованиям, он не будет иметь нормальной прочности, требуемой при проектировании. Эта слабость станет более очевидной в последующих испытаниях, включая испытания на упругость и предельное усилие, которые будут объяснены далее в следующем разделе. 1

Упругое поведение

Бетонные опоры спроектированы таким образом, чтобы выдерживать изгибающую силу, в 1,5 раза превышающую нормальную изгибающую силу, без выхода за пределы диапазона упругости. В этом испытании сила, приложенная к бетонной опоре, медленно увеличивается до уровня нормальной прочности, а положение кончика бетонной опоры относительно маркера и все созданные дефекты регистрируются.Затем на бетонный столб наносятся следующие ступени, в том числе:

1. Приложенная сила медленно увеличивается до 1,25 нормальной силы силы, и положение наконечника стержня относительно маркера и созданных трещин, а также их точное положение записываются.

2. Приложенная сила медленно уменьшается до нормального уровня силы прочности, и смещение наконечника вехи и оставшиеся трещины точно регистрируются.

3. Приложенную силу медленно увеличивают до 1.50 нормальной силы прочности и, как и в предыдущем случае, точно регистрируются смещение наконечника бетонной опоры, а также расположение и количество трещин. На этом этапе в центре бетонной опоры могут появиться косые трещины.

4. Приложенная сила медленно уменьшается до нормальной силы и регистрируется величина смещения наконечника вехи относительно маркера и оставшиеся трещины.

Если бетонная балка разрушается во время фазы испытания на упругость, то бетонная опора полностью отбраковывается, но если она не разрушена, она должна удовлетворять следующим трем условиям, чтобы считаться приемлемой:

1.Трещины закрываются за счет уменьшения усилия изгиба и достижения нормальной силы.

2. Во время приложения изгибающей силы смещение наконечника вехи относительно маркера должно быть пропорционально изгибающей силе, или, другими словами, его кривая должна быть прямой линией.

3. После снятия всех сил смещение наконечника стержня не должно составлять> 10% от смещения стержня под действием изгибающей силы, равной 1,5-кратной нормальной силе. 1

Максимальная прочность на изгиб

В этом испытании к бетонной балке прилагается начальная изгибающая сила, равная 125% нормальной прочности, и регистрируется смещение наконечника столба, а также количество и расположение образовавшихся трещин.Затем изгибающую силу увеличивают в несколько шагов со скоростью 25% от нормального сопротивления до тех пор, пока наконечник столба не достигнет точки, в которой продолжается смещение без добавления дополнительной силы, и эта сила принимается в качестве предельной прочности бетонного столба на изгиб. На каждом этапе записывается количество и расположение созданных трещин. 1

В опорах с нормальной прочностью до 400 кг предел прочности должен быть не менее чем в три раза выше нормальной прочности, а в столбах с нормальной прочностью более 400 кг предел прочности должен быть не менее 2.В 5 раз больше нормальной силы.

Результаты и обсуждение

В этом исследовании две бетонные опоры электропередачи, которые имеют одинаковые с точки зрения конструкции арматуры, но разные с точки зрения конструкции бетонной смеси, испытываются на изгиб. В нашей предыдущей статье были описаны 3 лабораторных испытаний двух типов конструкций бетонной смеси, и в этом исследовании те же предыдущие конструкции смеси использовались при строительстве двух бетонных столбов, используемых в испытании на изгиб. Средняя прочность на сжатие первой (А) и второй (Б) конструкций бетонной смеси после 8 часов влажного отверждения составила 517.5 и 295 кг / см 2 соответственно. Столбы были обработаны влажным способом в течение 8 часов, а затем помещены в бассейн с водой на три дня.

Результаты испытаний на изгиб бетонной опоры (A) и (B) представлены в таблицах 1 и 2, соответственно.

Согласно таблице 1 бетонная опора A имеет подходящую прочность на изгиб. Он разрушился при нагрузке 1950 кг, что составляет 487,5% от нормальной прочности (более чем в три раза превышающей ее нормальную прочность). Следовательно, ожидается, что полюс A будет иметь хорошую долговечность в полевых условиях.Он обладает необходимой устойчивостью к механическим воздействиям, а его бетон имеет подходящую прочность на сжатие. В результате он имеет подходящую плотность, чтобы препятствовать проникновению коррозионных агентов в опору.

Согласно Таблице 2, полюс B не имел больших трещин при испытании на нормальную прочность и упругость, а имел лишь несколько мелких трещин. Смещение наконечника колонки после снятия нормальной нагрузки было не нулем, а 0,8 см. Согласно Стандарту инструкций Ирана по испытаниям бетонных опор, конечная прочность бетонных опор должна быть в три раза больше нормальной прочности.Полюс B разрушился при силе 950 кг, что в три раза ниже нормальной прочности (1200 кг). Следовательно, полюс B был отклонен при испытании на изгиб, и не ожидается, что он будет иметь подходящую долговечность при воздействии полевых условий.

Выводы

В полевых условиях механические силы, приложенные к бетонным колоннам, могут вызвать в них трещины и ускорить проникновение коррозионных агентов в колонну. Если бетон, используемый в колонне, имеет высокую прочность на сжатие, во-первых, бетонная колонна имеет высокую стойкость к проникновению коррозионных агентов, а во-вторых, в полевых условиях она устойчива к механическим воздействиям и не подвержена растрескиванию, коррозии и т. Д. обрушение бетона.Таким образом, испытание на изгиб является хорошим критерием для прогнозирования долговечности бетонных колонн в условиях окружающей среды.