Контроль прочности бетона

1. ПОКУПАТЕЛЮ
2. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКЦИИ
3. СТАТЬИ

Безопасность эксплуатации зданий и сооружений различного назначения, возведенных при помощи железобетонных конструкции, зависит от качественных характеристик бетона, одной из которых является прочность.

Прочность бетона – это устойчивость бетона к механическим нагрузкам, например, к давлению. В зависимости от этой характеристики устанавливается марка бетона – от наименьшей прочности М15 до наибольшей М800, которая определяет его конкретное применение – заливка фундамента, создание предварительно-напряженных конструкции, нанесение теплоизоляционного слоя и т.д.

Неправильная оценка прочности бетона может привести к серьезным негативным последствиям – потере зданием или сооружением эксплуатационных качеств и даже к разрушению объекта. Именно поэтому измерение прочности бетона ведется на всех стадиях эксплуатации зданий и сооружений – от производства железобетонных изделий и строительства до демонтажа объекта.

Методы определения прочности бетона

Контроль прочности бетона осуществляется следующими методами, регламентированными российскими стандартами:

• разрушающие методы – из обследуемого участка здания или сооружения или изделия выпиливаются или выбуриваются образцы, которые затем испытывают в лабораторных условиях;
• неразрушающие методы:
  • а) прямые – подразумевают прямое взаимодействие с обследуемым участком – это методы отрыва, отрыва со скалыванием, скола ребра;
  • б) косвенные – обследование железобетонной конструкции проводится с помощью измерения какого-либо параметра, существенно влияющего на прочность – это ультразвуковой метод, метод упругого отскока, ударного импульса или пластической деформации.

Для оперативного контроля прочности бетона, особенно при строительстве и обследовании зданий и сооружений, неразрушающие методы контроля являются наиболее оптимальными. Методы неразрушающего контроля бетона позволяют получить большой массив данных в полевых условиях без разрушения конструкции.

До недавнего времени наиболее популярными приборами для измерения прочности бетона были:

• молоток Кашкарова – прибор, основанный на методе пластической деформации – при обследовании бетона замеряют и соотносят диаметры отпечатков, оставленный специальным ударником;
• молоток Шмидта – прибор, основанный на методе ударного импульса, при обследовании бетона измеряют высоту отскока бойка, и при помощи таблиц устанавливают прочность.

НПП «Интерприбор» создало широкую линейку склерометров ОНИКС – портативных измерителей прочности бетона, которые созданы с учетом требований современного строительства.

Склерометры серии ОНИКС

Среди склерометров серии ОНИКС легко выбрать оптимальный вариант для контроля прочности бетона неразрушающими методами:

• ОНИКС 2.6
  – метод ударного импульса, отличная альтернатива молотку Шмидта, с хорошими показателями точности измерений и возможностями дефектоскопа;
• ОНИКС 2М – миниатюрный склерометр-дефектоскоп на принципе ударного импульса;
• ОНИКС 1. ОС – реализует метод отрыва со скалыванием с высокой точностью, прост в установке, благодаря особой запатентованной конструкции;
• ОНИКС 1.СР – позволяет обследовать здания и сооружения методом скола ребра даже в самых труднодоступных местах, благодаря простоте установки на конкретное обследуемое место объекта.

Любой склерометр серии ОНИКС — это:

• уникальное конструкторское решение (подтверждено патентами), обеспечивающее высокую точность результатов, безопасность и широкие возможности применения приборов в полевых условиях;
• оперативный анализ получаемых данных благодаря информативным и понятным дисплеям, а также простоте передачи информации на ПК при помощи современного программного обеспечения;
• длительный срок эксплуатации, богатая базовая и дополнительная комплектация, техническая поддержка производителя и т.д.

НПП «Интерприбор» гарантирует высокие эксплуатационные и технические характеристики склерометров серии ОНИКС, а также соответствие требованиям российских и международных стандартов, что подтверждено их внесением в реестры СИ России, Казахстана, Украины и Белоруссии. Контроль прочности бетона с использованием приборов нашей компании позволит качественно и эффективно выполнить поставленную задачу, получив точные результаты в кратчайшие сроки.

 

Неразрушающий контроль прочности бетона

При возведении зданий, в рамках проведении контроля качества монолитных конструкций,  производится проверка прочности бетона, при которой, согласно ГОСТ 18105-2010, п 4.2, контролю подлежат:
— прочность в проектном возрасте;
— прочность в промежуточном возрасте (при снятии несущей опалубки; нагружении конструкций, до достижения ими проектной прочности). В случае достижения 90% проектной прочности бетона, при испытании в промежуточном возрасте, испытания бетона в проектном возрасте могут не производится.

Согласно ГОСТ 18105-2010, п 4.4. для монолитных конструкций контроль прочности бетона проводится по схемам В или Г, которые подразумевают применение неразрушающих методов контроля прочности (см. п. 4.8). И только в исключительных случаях согласно примечания к  п. 4.3— «….при невозможности проведения сплошного контроля прочности бетона монолитных конструкций с использованием неразрушающих методов, допускается определять прочность бетона по контрольным образцам, изготовленным на строительной площадке и твердевшим в соответствии с требованиями 5.4, или по контрольным образцам, отобранным из конструкций…».

Неразрушающие методы контроля прочности делятся на два основных вида:
— прямой неразрушающий метод контроля — метод отрыва со скалыванием.
— косвенные неразрушающие методы контроля
               •             ультразвуковой метод;
               •             метод отскока;              
               •             метод ударного импульса;
               •             метод пластических деформаций

Что же касается схем контроля прочности бетона, то попробуем разобраться в чем основное отличие этих схем с точки зрения потребителя.

Схема В –для определения требуемой прочности бетона рассчитывается коэффициент вариации. При данной схеме контроля прочности не происходит завышения требуемого значения прочности бетона, но чтобы провести контроль прочности бетона монолитной конструкции по схеме В необходимо, либо все испытания  проводить методом отрыва со скалыванием, либо предварительно построить градуировочные зависимости используемых косвенных методов для данной партии бетона, а для этого  требуется  провести не менее 12 параллельных испытаний косвенным методом и методом отрыва со скалыванием (при этом процедуру придется повторять при изменении вида нормируемой прочности бетона)(п 6.2.2 ГОСТ 22690-2015, п 6.5. ГОСТ 17624-2012). И в том и в другом случае проведение таких испытаний требует значительных затрат и негативно отразится на внешнем виде  конструкции, учитывая требуемое количество измерений методом отрыва со скалыванием, зато проводимая статистическими методами оценка прочности бетона максимально близка по значению к фактической прочности.

Схема Г – коэффициент вариации не рассчитывается, но при оценке класса бетона происходит завышение требуемого значения прочности бетона. Следует отметить, что в случае испытаний по схеме Г, все равно придется проводить испытания с применением метода отрыва со скалыванием — необходимо выполнить процедуру привязки универсальной градуировочной зависимости (обычно указывается в паспорте прибора или в иной нормативной документации на метод контроля) к контролируемой партии бетона путем проведения не менее трех параллельных испытаний косвенным методом и методом отрыва со скалыванием и расчета коэффициента совпадения Кс по приложению Ж (ГОСТ 22690-2015), на который будут умножаться все измеренные значения прочности.

Для иллюстрации выше сказанного приведем пример использования схемы Г  для контроля прочности:
Бетонный завод (контроль прочности по схеме А) поставил на объект бетон  с классом по прочности на сжатие в проектном возрасте В15 с коэффициентом вариации прочности 10%. Требуемая прочность такого бетона согласно ГОСТ 18105-2010 составит Rт=Kт*Внорм=1,14*15=17,1 МПа (соответственно и фактические значения прочности в проектном возрасте при правильной укладки и уходу за бетонам будут близки к этой цифре). Однако требуемая прочность при контроле по схеме Г должна составить Rт=Kт*Внорм=1,28*15=19,2МПа. Что  выше фактического значения прочности и поэтому возможны выбраковки партий бетона. Чтобы избежать таких моментов рекомендуется оговаривать с поставщиком бетона схему контроля прочности.

Наша лаборатория осуществляет контроль прочности бетона, используя как лабораторные (разрушающие) методы контроля прочности бетона (по контрольным образцам и образцам , отобранным из конструкций), так и неразрушающие методы контроля прочности бетона. Для этих целей используется следующее оборудование:
— Испытательный пресс ТП-1-1500 
— Испытательный пресс ТП-1-100
— Ультразвуковой прибор контроля прочности бетона УКС-МГ4
— Измеритель прочности бетона ПОС-50МГ4. О
— Бур машина KEOS KS-250

узнать стоимость проведения измерений

5 Методы оценки прочности бетона на месте |FPrimeC

Оценка прочности бетона на месте  является основной проблемой при оценке состояния существующей инфраструктуры или контроле качества нового строительства. Владельцы, менеджеры по техническому обслуживанию таких существующих бетонных конструкций обычно предпочитают неразрушающие и неинтрузивные методы, чтобы избежать дальнейшего повреждения уже испытывающей трудности конструкции. В строительных проектах переход на неразрушающий контроль означает меньшее вмешательство, сокращение времени простоя и экономию денег. Однако все стороны согласны с тем, что прочность бетона является критическим параметром. В этой статье мы рассмотрим возможные варианты и практические решения для оценки прочности бетона на месте.    

Оценка прочности бетона на месте

Прочность бетона (прочность на сжатие) на сегодняшний день является наиболее важным свойством бетона. Он представляет собой механические характеристики бетона; Прочность на сжатие 28 дней бетонных цилиндров или кубических образцов широко принята в качестве минимальной заданной прочности бетона в большинстве норм проектирования (ACI 318-14, CSA A23.3-14). Прочность бетона также считается ключевым фактором в достижении желаемого  Показатели долговечности .

Оценка прочности бетона является важной задачей:

• Существующие конструкции : Прочность бетона представляет особый интерес для инженеров, занимающихся оценкой структурного состояния бетонных конструкций. Он используется для оценки механических характеристик и долговечности бетона.
• Новое строительство:  Прочность бетона обычно контролируется в процессе строительства. Инженеры-строители, руководители проектов и аудиторы отдела контроля и обеспечения качества зависят от результатов испытаний на прочность на сжатие. Когда испытания на сжатие бетонных цилиндров дают низкие разрывы, инженерам требуются надежные инструменты для оценки фактической прочности бетона.

Неразрушающий контроль (НК) предлагает интересный подход к оценке прочности бетона на сжатие. Методы неразрушающего контроля обеспечивают доступ к свойствам материалов, оставаясь при этом быстрыми и недорогими (Breysse, 2012). В следующей статье кратко рассматриваются некоторые из основных решений для неразрушающего контроля для оценки прочности бетона на месте . В первой части мы представим и обсудим методы неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Во второй части мы представим и рассмотрим методы неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в раннем возрасте.

Часть I. Существующие конструкции

1- Испытание бетонных стержней на сжатие

Извлечение образцов бетона ( Подробнее: Проблемы бетонного керна ) и испытание на прочность на сжатие часто считается наиболее экономичным и надежным решением. Фактически, многие нормы и правила считают этот метод единственным утвержденным методом оценки прочности бетона. В этом случае бетонное ядро ​​берется из существующей конструкции.

Сердечник требует резки (распила) и подготовки поверхности. Затем сердцевину испытывают на прочность при сжатии. Однако реальность далека от этого. Есть определенные вопросы, на которые необходимо ответить: Где брать бетонные стержни? Как правильно обращаться с сердечниками (поддержание влажности, безопасная мобилизация)? Сколько ядер даст достоверную информацию?

Pros

•   Это самый надежный метод оценки прочности на сжатие. Метод относительно быстрый.

Минусы

•   Это разрушительно. Это не только повреждает целостность бетона, но и может повредить арматурные стержни в железобетонных конструкциях. Чтобы избежать этой проблемы, необходимы инструменты для обнаружения арматуры, такие как георадар  – георадар  .
•   Выбор мест проведения испытаний может быть затруднен. Выбор наилучшего расположения ядер относительно субъективен.
•   Необходимо исправить расположение ядер.
•   Пробивка керна не подходит для владельцев важных конструкций, особенно когда есть опасения по поводу дальнейшего повреждения конструкции.

Подробнее: Проблемы бетонирования

2- Испытание на отрыв

 

Концепция испытания на отрыв заключается в том, что сила растяжения, необходимая для вытягивания металлического диска вместе со слоем бетона , от поверхности, к которой он прикреплен, связан с прочностью бетона на сжатие. Испытание на отрыв обычно используется для ранней диагностики проблем с прочностью. Однако его можно использовать для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Испытание на отрыв включает в себя прикрепление небольшого элемента оборудования к внешнему болту, гайке, винту или креплению. Затем его вытягивают до заданного уровня стрессовой нагрузки, чтобы определить, насколько прочным и надежным является крепление.

Плюсы

• Относительно прост в использовании
• Если связь с прочностью установлена, метод может дать надежные результаты испытаний.

Минусы

• Испытание на выдергивание часто включает разрушение и повреждение бетона

3- Молот отскока для прочности бетона

Число отскока затвердевшего бетона (см. ASTM C805 ) можно использовать для оценки:

• Однородность бетона на месте,
• для выявления различий в качестве бетона по всей конструкции и
• для оценки прочности на месте, если установлена ​​корреляция ( Подробнее )

Молоток работает на основе принципа отскока и состоит из измерения отскока массы молотка с пружинным приводом после его удара с конкретный. Новые версии теста были коммерциализированы и используются, чтобы помочь инженерам и инспекторам с более широким диапазоном свойств материалов.

Благодаря своей простоте и низкой стоимости отбойный молоток является
наиболее широко используемый метод неразрушающего контроля бетона. Он часто используется, хотя и по ошибке, как инструмент для оценки прочности бетона. Malhotra (2004) утверждает, что «существует небольшая очевидная теоретическая связь между прочностью бетона и числом отскока молотка. Однако в определенных пределах были установлены эмпирические корреляции между прочностными свойствами и числом отскока. ACI 228.1R  описывает стандартную процедуру калибровки результатов испытаний для каждого конкретного проекта и использования корреляции для конкретного проекта для оценки прочности. Это сведет к минимуму количество навязчивых тестов.

Pros

• Прост в использовании для большинства полевых работ.
• Тест можно использовать для изучения однородности бетона

Минусы

• Состояние поверхности, наличие арматуры, наличие подповерхностных пустот могут повлиять на результаты теста

Подробнее: Оценка прочности бетона с помощью молота Шмидта

4- Скорость импульса ультразвука

Скорость импульса ультразвука (UPV)  является эффективным методом контроля качества бетонных материалов и обнаружения повреждений в элементах конструкции.

Методы УПВ традиционно использовались для контроля качества материалов, в основном однородных материалов, таких как металлы и сварные соединения. Благодаря недавнему прогрессу в технологии датчиков этот тест получил широкое распространение при тестировании бетонных материалов. Процедура испытаний была стандартизирована как «Стандартный метод испытания скорости импульса через бетон » (ASTM C 597, 2016) .

Концепция технологии заключается в измерении времени прохождения акустических волн в среде и сопоставлении их с упругими свойствами и плотностью материала. Время прохождения ультразвуковых волн отражает внутреннее состояние испытательной зоны. Некоторые исследователи пытались установить связь между силой и скоростью волны.

Плюсы

• УПВ можно использовать для обнаружения других подземных дефектов

Минусы

• На метод влияет наличие арматуры, пустот и трещин.
• Недостаточно результатов для оценки надежности метода в полевых условиях.

5- Комбинированные методы неразрушающего контроля

Как уже упоминалось выше, метод неразрушающего контроля с отскоком и скорость ультразвукового импульса являются наиболее широко используемыми методами неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях ( Malhotra, 2004)  

Комбинированные методы включают комбинацию методов неразрушающего контроля для прогнозирования прочности бетона на месте. Несколько исследователей изучали комбинацию УПВ и молотка отскока. Breysse, 2012 провели всесторонний обзор литературы по комбинированным методам.

Повышение точности прогноза прочности по данным достигается применением поправочных коэффициентов, учитывающих влияние марки цемента, содержания цемента, петрологического типа заполнителя, фракции мелкого заполнителя и максимальной крупности заполнителя. Точность сочетания скорости отскока молотка и скорости ультразвукового импульса повышает точность оценки прочности бетона на сжатие (Hannachi and Guetteche, 2012).

Очень важно учитывать, что точность каждого отношения зависит от калибровки и корреляции, сделанной с разрушающими испытаниями (образцы керна). Хотя комбинированные методы по-прежнему полагаются на интрузивные тесты для получения точного результата, они обладают огромным потенциалом для сокращения количества деструктивных тестов на рабочем месте.

                                  

Часть 2 – Новое строительство

1 – Метод зрелости

Метод зрелости – это метод учета комбинированного воздействия времени и температуры на набор прочности бетона». ( Карино и Лью, 2001 ). Метод зрелости обеспечивает простой подход к оценке прочности материалов на основе цемента в режиме реального времени, то есть во время строительства. Процедура испытаний стандартизирована в методе

ASTM C1074 – 19

. Метод зрелости использует историю изменения температуры в бетонных элементах. Термопары (проводные или беспроводные) встраиваются в бетон, а изменение температуры бетона в процессе отверждения отслеживается в режиме реального времени.

Индекс зрелости используется для сопоставления результатов теста на зрелость с прочностью на сжатие, полученной на образцах цилиндров, отвержденных в лабораторных условиях. Соотношение может быть использовано для контроля набора прочности свежего бетона и бетона раннего возраста.

Программное обеспечение для контроля качества — Статистика бетона

(пустой)

1. Главная
2. Продукты
3. QC-статистика

Получить демонстрацию

• ACI 214
• АКИ 301
• АКИ 318

Щелкните для просмотра примеров отчетов

Эта программа является компаньоном нашего качества Программное обеспечение базы данных Control-Concrete. QC-Statistics производит полный микс документ о производительности, содержащий статистические отчеты в соответствии со стандартами ACI для определение минимально необходимой средней прочности. Используйте в крупных проектах для отслеживания сочетание соответствия и производительности, а также для выявления неэффективности затрат.

Экран открытия статистики контроля качества

Анализ производительности смеси

Статистика контроля качества дает вам анализ производительности смеси в том числе:

• Минимальная требуемая средняя прочность на секцию ACI 301-10 4.2.3.3.а
• Лабораторные испытания в соответствии с ACI 214R

Таблица статистики

QC-Statistics дает вам таблицу статистики, которая может включать:

• Стандартное отклонение
• Коэффициент вариации
• Результат теста скользящего среднего — применимо к разделу 5.6.3.3 ACI 318
• Стандартное отклонение скользящего среднего — дает представление о пакетной обработке и варианты смешивания
• Коэффициент вариации скользящего среднего — также дает представление в варианты дозирования и смешивания
• Диапазон теста и диапазон теста скользящего среднего — применимо к ACI 214 раздел 5. 5.3
• Коэффициент вариации внутри испытания — применимо к разделу ACI 214 3.4, показатели контроля бетона
• Сообщаемые нестатистические элементы могут включать прочность образцов, результат, спад, воздух и температура
• Одновременно можно анализировать 2 возрастные группы – обычно 7 и 28 день

Диаграммы

Статистические отчеты контроля качества могут включать следующие диаграммы:

• Индивидуальная и скользящая средняя силы
• Скользящее среднее стандартного отклонения
• Скользящее среднее диапазона теста
• Распределение прочности и кривая распределения

Дизайнер форм

Дизайнер форм QC-Statistics создаст формы для удовлетворения типичных потребностей пользователей статистики. Некоторые элементы отчета, которые можно настроить с помощью дизайнеры форм:

• Какие страницы (Проект, Микс, Таблицы, Анализ и Графики) должны быть включены
• Книжная или альбомная ориентация
• Где поставить дату (или опустить)
• Куда поместить список миксов (или опустить)
• Граница страницы включена или выключена
• Макет страницы проекта
• Макет страницы Mix
• Результаты испытаний для включения в таблицу статистики
• Заголовки и ширина столбцов в таблице статистики
• Статистические результаты для включения в таблицу статистики
• Количество тестов, которые будут использоваться в качестве интервала в скользящих средних
• Выбор для анализа 1 или 2 возрастов образцов
• Почти все элементы сводки анализа являются необязательными
• Почти все заголовки в сводке анализа настраиваются пользователем
• Используйте общестроительные или лабораторные испытания для класса ACI 214 операции
• Показать или пропустить дополнительные квалификационные миксы
• Количество испытаний для отображения на Таблице прочности
• Возможность включения или исключения скользящей средней на графике силы
• Минимальная ширина брекета по таблице распределения прочности
• Возможность включения или исключения нормальной кривой в распределении прочности График
• Возможность включения или исключения значения достоверности в распределении силы Диаграмма
• Возможность выбора процентного значения достоверности в распределении прочности Диаграмма
• Настройка смещения первой скобы в распределении прочности Диаграмма
• Возможность включения или исключения оценок ACI 214 в стандартном отклонении Диаграмма
• Настройка для выбора количества тестов, сообщаемых в стандартном отклонении График
• Возможность включения или исключения оценок ACI 214 в диапазоне испытаний Диаграмма
• Настройка для выбора количества тестов, сообщаемых в диапазоне тестов Диаграмма
• Возможность построения кумулятивного среднего или скользящего среднего на Таблица диапазонов испытаний
• Выберите комбинации осадки, содержания воздуха и температуры для отображения на графике корреляции полевых испытаний с прочностью
• Настройка для выбора количества тестов, о которых сообщается в полевых испытаниях.