Методы испытания бетона

В каких случаях требуются испытания бетона

Экспертиза бетона – это комплексная проверка строительных материалов для конкретных целей:

 – определение физических свойств материала;

 – контроль качества на этапах строительства;

 – проверка качества изготовления бетона и анализ готовой продукции;

 – научные исследования;

 – оценка текущего состояния конструкций во время обследования зданий.

Нельзя пренебрегать испытаниями бетона. От экспертной оценки зависит как безопасность будущей конструкции, так и целесообразность эксплуатации конкретного материала для строительных задач. Испытания производятся на готовых жидких или застывших смесях. Все методы соответствуют нормативной документации. 

Класс и марка бетона

Класс обозначают буквой «В» и числами от 1 до 60, т.е. В-10, В-25, В-40 и т.д. Соотношение между маркой и классом материала по прочности составляет V=13,5%. Пример – класс В-10 имеет среднюю прочность 131 кгс на см² – марка – 150.

Класс – это самое точное обозначение прочности материала. Однако для многих строителей привычнее ориентироваться на марку.

Таблица соотношения класса и марки бетона по прочности:

– Что определяет классификацию бетонной смеси?

В соответствии с нормативами ГОСТа 25192-2012, определяют основные параметры классификации различных типов бетона. Класс зависит от:

– основного назначения. Это деление смесей на конструкционные (общего применения) и специальные (модифицированный заполнителями или добавками материал, применяемый для декора, тепло- и гидроизоляции, радиозащитных функций и т.д.);

– стойкости к видам коррозии.  Определяет безопасную среду (химическое, минеральное воздействие) для структуры бетона. Классификация изделий по такому показателю подробно прописана в ГОСТе 31384-2017;

– вида вяжущего элемента. Влияет на прочность материала. Заполнители бывают: цементные, известковые, шлаковые, гипсовые и специальные;

– вида заполнителя. Влияет на плотность и прочность. По типу заполнителей бетоны бывают плотными (гравий, щебень, песок), пористыми (пемза, керамзит и другие легкие природные породы) и специальными (металлическая дробь, руда, полимерные материалы);

– структуры. Структура бывает плотной, поризованной, ячеистой и крупнопористой.

– условий твердения. Материал может твердеть при естественных условиях, в условиях теплой обработки без повышенного давления и теплой обработки с повышенным давлением;

– прочности. Изделия бывают прочными и высокопрочными;

– толщины и возраста покрытия, наличия и концентрации в нем примесей;

– сроков эксплуатации;

– темпа набора прочности. Скорость набора прочности в нормальных условиях. В строительстве бетоны различаются по отношению прочности на вторые сутки – R₂/R_28. Быстротвердеющие (R₂/R₂₈ больше 0,4). Медленнотвердеющие (R₂/R₂₈ меньше, либо равно 0,4).

– средней прочности. Степень подверженности камня разрушению, истираемости;

– морозостойкости. Степень негативного воздействия на материал заморозков;

– водонепроницаемости;

– истираемости.

Как определяют прочность бетона

Прочность строительных материалов – это одна из важных характеристик, которая определяется неразрушающими и разрушающими методами контроля. Разрушающие испытания предполагают отбор проб путём высверливания кернов. Полученные образцы разрушают с помощью пресса в лаборатории.

Неразрушающие методы разделяются на прямые и косвенные. Прямые испытания предусматривают местные разрушения конструкции, но без повреждения ее в целом. Косвенные – никак не влияют на целостность структуры материала и не повреждают конструкций из арматуры.  

Разрушающие методы испытания бетона

Экспертиза в лабораторных условиях требуется для получения точных и подробных данных. Способ данного испытания зависит от формы образцов, которые создают из жидкой смеси или вырезают из готового монолита. Суть методов и цель заключается в том, чтобы установить пределы прочности и материала.

Порядок экспертизы, способ отбора, размеры и форма контрольных образцов регламентируются ГОСТом 10180-90. Сами испытания регулируются ГОСТом 22690-88. Образцы отливают в лаборатории или выпиливаются из готового монолита. Пробы могут быть в форме кубиков, цилиндров или призм.

– Испытание на сжатие

Кубы помещают под пресс и постепенно сжимают до разрушения. Вектор силы перпендикулярен основанию образца. Результаты испытания на сериях образцов фиксируют исходя из длительности сопротивления проб сжатию. В результате исследования бетону присваивают марку по прочности.

– Испытание на растяжение и изгиб

Определение прочностных характеристик материала на растяжение делают прямым способом (испытание на осевое растяжение) и косвенным (испытание на раскалывание). На осевое растяжение испытывают образцы-восьмерки квадратного сечения с утолщениями к концам, в которых расположены арматурно-монтажные петли из стали диаметрам 6 мм, выступающие за торцы образца и служащие для закрепления в разрывной машине.

Неразрушающие методы испытания бетона

Рассмотрим способы неразрушающего контроля бетона. Такие испытания проводят в полевых условиях. Они бывают прямыми и косвенными. К прямым относятся испытания, для которых потребуется частичное разрушение конструкции – это метод отрыва со скалыванием (с применением диска) и метод скалывания ребра. 

Косвенные испытания менее точные, но более доступные и не требуют деформации бетонного покрытия. К ним относятся способ пластичной деформации, ударного импульса, упругого отскока и ультразвуковое обследование.

Прямые неразрушающие методы

– Метод отрыва со скалыванием

Для тестирования материала способом отрыва на поверхность монолита эпоксидным составом приклеивают стальной диск. Затем диск отрывают вместе с частью постройки. Величина усиления давления на диск, при исследовании, переводится в искомый показатель.

– Метод скалывания ребра

Данный метод применяют, если у конструкции есть внешние углы – балки, перекрытия или колонны. Для тестирования используют специальные инструменты.

Ход испытания:

-  измеритель крепят на участок бетона анкером с дюбелем;

- бетон подвергают постепенно нарастающему разрушающему усилию;

- в момент, когда произошло разрушение, фиксируют нагрузку и глубину скола.

Косвенные неразрушающие методы

– Метод пластичной деформации

Испытания проводятся по методике пластичной деформации и определяют величину прочности по отпечатку металлического шарика на поверхности бетона. Чтобы получить отпечаток, применяют молоток Кашкарова или оборудование для статического давления.

– Метод ударного импульса

Испытания ударным импульсом предполагает применение молотка Шмидта. Прочность определяют по энергии от удара инструмента по поверхности монолита. Такой способ не отличается точностью измерений, но является самым доступным.  

– Метод упругого отскока

Методика упругого отскока – это исследование прибором, фиксирующим прохождение волн внутри бетонной конструкции. Качество материала определяют по реакции на удар бойка.

– Метод тестирования ультразвуком

Применение способа тестирования ультразвуком обусловлено необходимостью полного сохранения конструкции. Устройство генерирует импульс, который преобразовывается в волну и проходит через монолит до приемника сигнала. Приёмник усиливает сигнал, передавая данные на развертку, которая и фиксирует показатели измерений.

Проверка водонепроницаемости бетона

Стойкость камня к проникновению воды влияет не только на его долговечность, но и на микроклимат и безопасность внутренних помещений. Излишняя сырость способствует росту плесени.

– Марки бетона по водонепроницаемости

Для определения марки водонепроницаемости (W) проводят испытания цилиндрического образца высотой 15 см на стойкость к проникновению воды, подаваемой под давлением. Число атмосфер (или мега Паскалей), которое выдержит образец без пропуска воды – это значение марки водонепроницаемости.

-  до W4 – низкая водонепроницаемость;

- W4 – W12 – средняя водонепроницаемость;

- выше W12 – высокая водонепроницаемость.

– Как повысить водонепроницаемость раствора

Повысить водонепроницаемость составов можно подбором правильного соотношения и типа компонентов или во время приготовления введением в раствор специальных добавок, необходимых для придания более высокой степени уплотнения и создания монолита без пор и капилляров. Такой камень не пропускает влагу.

Также для повышения водонепроницаемости бетона, чтобы приблизить структуру камня к стандарту качественных заливок, практикуются следующие процедуры:

- применение глиноземистого цемента;

- добавление сульфатов железа или алюминия в смесь;

- использование пластификаторов с одновременным снижением водоцементного соотношения;

- введение в бетонную смесь гидроизоляционных добавок.

От степени водопроницаемости напрямую зависит способность бетона сопротивляться длительным заморозкам.

Тестирование бетона на морозоустойчивость

Постоянное сезонное замерзание и оттаивание способствует повышению влажности в слоях бетона и тем самым постепенно способствует его разрушению. Вода проникает в поры материала и при замерзании давит на стенки. После оттаивания из-за появившихся повреждений в структуре монолит начинает трескаться.

Морозоустойчивость характеризуют разные показатели, такие как: коэффициент уплотнения, пористость, водопроницаемость и т.д. Поэтому прибегать к испытательным мероприятиям необходимо комплексно, чтобы избежать возможных ошибок.  

– Как проходит экспертиза

Фактическую морозостойкость определяют в лабораторных условиях испытаниями, в которых замораживают и размораживают смесь несколько раз.

Лабораторный эксперимент предполагает следующее: для исследований берут базовые (неоднократный цикл замораживания и размораживания), контрольные (прочность состава) объекты (образцы раствора). Они не должны иметь дефектов. Исследования делают с применением морозильной камеры, стеллажей, контейнеров с водой.

– Марки бетона по морозоустойчивости

Для расчета долговечности застывшего бетона в конструкции в условиях низкой температуры бетон делят на марки по морозостойкости (F). Марка показывает гарантированное количество циклов заморозки и разморозки образца, которое он выдерживает без снижения своей прочности.

Стандартная классификация по ГОСТу 10060-2012 подразделяет смеси на 5 классов по морозостойкости:

– F50 – бетон с низкой морозоустойчивостью, который применяют только для теплых внутренних помещений;

– до F150 – смесь с нормальной устойчивостью для возведения зданий в местности с теплым или умеренным климатом;

– F150-300 – бетон повышенной морозостойкости для районов с суровой зимой, например Сибири, применяется для любых построек;

– F300-500 – устойчивый материал для северных районов с глубоким промерзанием грунта;

– F500-1000 – крайне устойчивый раствор для особо ответственных сооружений.

Определение удобоукладываемости бетонной смеси

Удобоукладываемость смеси – это ее пластичность, то есть способность легко, быстро полностью собственными объемами заполнять форму, не расслаиваться при доставке или хранении. Параметр определяет свойство раствора удерживать воду. Также показатель удобоукладываемости тесно связан с подвижностью смеси.

– Как определить подвижность раствора

Чаще всего такие исследования делают, когда смесь бетона производят прямо на строительной площадке. Испытания осуществляются с помощью следующих инструментов:

–  конус Абрамса;

–  воронка;

–  штыковка;

–  нержавеющая кельма.

Конус Абрамса ставят на стальной лист. Жидкий бетон порционно укладывают в воронку, утрамбовывая прутком. Когда конус наполнен, воронку снимают, а бетон выравнивают так, чтобы он не выступал за борт фигуры, убирая излишки кельмой. Затем конус аккуратно снимают (по нормативу это делают за 7 секунд). Линейкой измеряют на сколько миллиметров верх наполнителя ниже уровня среза конуса.

Результат испытания показывает уровень осадки субстанции. В лаборатории, для достоверности расчетов, процедуру проводят дважды. Результат такого испытания – это среднее арифметическое двух величин.

Нормативы предполагают максимальную погрешность измерений. Если при одном испытании конус потерял в высоте 4 см, то второе значение должно отличаться не больше, чем на 1 см.

– Экспертиза с применением вибростола

К тестированию раствора с использованием вибростола прибегают, когда нужно установить время, за которое уплотненная масса осядет до определенного уровня. Дополнительно для испытания нужен конус (для формовки пробы), секундомер и штатив с мерной шкалой в мм.

Этапы испытания:

– раствор заливают в форму и устанавливают на вибростол;

– в зависимости от вида раствора специалисты настраивают продолжительность и частоту вибрации;

– с помощью секундомера и штатива делают замеры;

– результат умножается на коэффициент 0,45;

– составляется заключение.

– Марка бетона по консистенции

Результаты исследования позволят присвоить материалу марку в соответствии с ГОСТом.

– П1 – осадка 1–4 см. Применяется для стяжки под напольное покрытие или укладки подушки под фундамент.

– П2 – 5–9 см. Изделие для крупногабаритных колонн.

– П3 – 10–15 см. Для армированных плит фундаментов и балок.

– П4 – 16–20 см. Армированный бетон, предназначенный для плит, лестничных площадок.

– П5 – 21 и более. Для создания трубопроводов, плит, перекрытий.

Что такое истираемость бетонной смеси 

Истираемость – это еще один показатель службы бетонного покрытия под различными нагрузками.  Чем выше показатель истираемости, тем дольше покрытие будет сохранять первоначальную структуру.

– Проведение испытания на истираемость

Способы определения истираемости имитируют реальные воздействия на поверхность камня. Тесты на эту марку выполняют в соответствии с «ГОСТ 13087-81 БЕТОНЫ. Методы определения истираемости». Согласно нормативным актам, величина определяется на круге истирания или в барабане истирания (для бетонов труб, каналов, лотков и др.).

В первом случае используются образцы в форме куба или цилиндра с длиной грани (высоты и диаметра) 70 мм. Истираемость бетона на круге истирания характеризуется потерей массы и выражается в г на см². Круг истирания сделан из чугуна, при испытаниях на него подаются абразивные материалы. Марку по истираемости назначают по результатам нескольких циклов, отбраковывая значения выпадающих испытаний. При этом к марке G1 относят бетоны, показавшие потерю массы не более 0,7 г на см², к G2 – 0,8 г на см², к G3 – 0,9 г на см².

В барабане проводят испытания предварительно насыщенных водой образцов. Образцам придают трубчатую форму с внутренним диаметром 180 мм, внешним диаметром 300 мм и высотой 150 мм. Результаты испытаний выражают коэффициентом истирания K_Gi. Это отношение потери массы образца к площади истирания внутренней поверхности трубчатых образцов в единицу времени (кг на м²ч).

– Маркировка бетона по истираемости

Как любой другой показатель, отражающий качество материала, истираемость характеризуется определенной маркой. Эта марка обозначается литерой G и числовым индексом от одного до трех. Такие марки бетона имеют ограничения в различных областях строительства по интенсивности движения.

Марки по истираемости:   

– G1 – высокая интенсивность;

– G2 – средняя интенсивность;

 – G3 – наибольшая интенсивность.

Нормативная документации

Все характеристики бетона, а также другие показатели, установленные проектом, определяют, опираясь на протоколы действующих государственных стандартов:

– ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия;

– ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам;

– ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения;

– ГОСТ 17624-2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности;

– ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля;

– ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования;

– ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава;

– ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций;

– ГОСТ 31914-2012 Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества.

Где можно заказать экспертизу

Заказать экспертизу бетонной смеси можно на сайте компании НИЦ ДСМ, которая находится по адресу г. Москва, ул. Лобненская, д.21. Перед тем, как обратиться за помощью для проведения независимых испытаний, заказчику необходимо предоставить набор проектных документов. Ознакомиться со стоимостью определенных услуг и узнать актуальные цены также можно на сайте компании.