Определение прочности бетона является очень важным фактором. Эксплуатационные параметры данного материала зависят именно от этого качества. Прочностью является способность противостоять внешним агрессивным средам и механическим силам. При строительстве и обследовании конструкций из железобетона прочность на сжатие — самый контролируемый параметр.

Дефектоскоп предназначен для определения времени распространения ультразвуковых колебаний в бетоне. Удобен для определения качества бетона строящихся и эксплуатируемых зданий и там, где затруднен двусторонний доступ к проверяемым сооружениям.

Существует огромное количество методов контроля, которые используются на практике. Самый достоверный — определение по испытанию конструкции после того, как набрана проектная прочность. Способ испытания контрольных образцов дает возможность сделать оценку качества смеси, но не прочности в конструкции. Вызвано это невозможностью обеспечить аналогичные условия набора прочности (нагрев, вибрирование) для бетонных кубиков и бетона в конструкции. Способы контроля по классификации ГОСТ 18105-2010 делятся на 3 группы.

Методы определения прочности:

1. Разрушающие.
2. Прямые неразрушающие.
3. Косвенные неразрушающие.

К первой группе относят метод контрольных образцов, а также метод определения прочности вследствие испытания тех образцов, которые были отобраны из конструкций. Последний способ является базовым и его считают более достоверным и точным. Но при испытании его используют очень редко. Самыми главными причинами являются значительное нарушение целостности конструкции и большая стоимость исследований.

Именно по показателю прочности при сжатии определяется класс бетона. Кубики раздавливают гидравлическим прессом, а он выдает результат.

Зачастую используются методы неразрушающего контроля. Но большая часть работ делается косвенными методами. На сегодня самыми распространенными выступают ультразвуковой способ по ГОСТ 17624-87, метод ударного импульса и метод упругого отскока по ГОСТ 22690-88. При использовании этих методов очень редко соблюдают требования стандартов по построению градуировочных зависимостей. Некоторые просто не знают таких требований. Остальные знают, но не понимают величину ошибки результатов измерений при использовании зависимости, прилагаемой к прибору, вместо зависимости, которая построена на исследуемом бетоне.

Существуют мастера, которые знают об указанных требованиях норм, но не обращают на них внимания и ориентируются на финансовую выгоду и на то, что заказчик ничего не понимает в данном вопросе.

О факторах, которые влияют на неправильное измерение прочности без построения градуировочных зависимостей, существует достаточно информации.

В таблице 1 показаны данные о максимальной погрешности измерений разными методами.

В дополнение к проблеме использования несоответствующих зависимостей добавляется еще одна, которая возникает при обследовании. По требованиям СП 13-102-2003 снабжение выборки параллельных исследований бетона прямым и косвенным методами на более 30 участках необходимо, но недостаточно, чтобы построить и использовать градуировочную зависимость.

Нужно, чтобы зависимость, которая получена парным корреляционно-регрессивным анализом, имела достаточно высокий коэффициент корреляции (больше 0,7) и низкое среднеквадратическое отклонение (меньше 15% средней прочности). Для того чтоб это условие было выполнено, точность измерений двух контролируемых параметров должна быть высокой, а прочность, который строит зависимость, должна меняться в достаточно широком диапазоне.

В приборе установлен молоток, который вдавливает шарик в бетон и по его отскоку определяется прочность бетона, показатели высвечиваются на дисплее.

Когда выполняется исследование конструкций, данные условия соблюдаются редко. Первым моментом является то, что базовый метод испытания часто сопровождается большой погрешностью. Вторым — то, что из-за неоднородности бетона прочность поверхностного слоя может не совпадать с прочностью того же участка на некоторой глубине. Если бетонирование имеет хорошее качество и бетон соответствует проектному классу, в пределах одного объекта редко встречаются однотипные конструкции с прочностью, которая изменяется в широком диапазоне. К примеру, от В20 до В60. Поэтому зависимость нужно строить по выборке измерений с небольшим изменением параметра, который исследуется.

Если не нарушать требования действующих норм для определения прочности при исследовании, нужно применять прямые неразрушающие либо разрушающие методы контроля.

Теперь подробнее о прямых методах контроля. К ним относят 3 метода по ГОСТ 22690-88:

• метод отрыва;
• метод отрыва со скалыванием;
• метод скалывания ребра.

Список необходимых инструментов:

• прибор для метода отрыва с диском для приклеивания;
• анкеры;
• дюбели;
• электронный блок;
• датчики;
• эталонный металлический стержень.

График увеличения прочности во времени: линия А — вакуумной обработка; линия В — естественное твердение; С — увеличение прочности (в %) бетона после вакуумной обработки.

Определение прочности методом отрыва

Этот метод основан на измерении максимального усилия, которое необходимо для отрыва сегмента конструкции. Отрывающая нагрузка применяется к ровной поверхности конструкции, которая испытывается благодаря приклеиванию стального диска, который имеет тягу для соединения с прибором. Для приклеивания можно использовать разнообразные клеи на эпоксидной основе. В ГОСТ 22690-88 рекомендуют клеи ЭД20 и ЭД16 с цементным наполнением.

На сегодняшний день можно использовать современные двухкомпонентные клеи, производство которых хорошо налажено. В литературе, посвященной испытанию, методика испытания подразумевает приклеивание диска к участку исследования без дополнительных мер по ограничению зоны отрыва. Площадь отрыва непостоянная и ее необходимо определять после каждого испытания. В заграничной практике перед исследованием участок отрыва ограничивается бороздой, которая создается кольцевыми сверлами. В таком случае площадь отрыва является постоянной и известной. Именно это увеличивает точность измерений.

После отрыва фрагмента и после определения усилия определяют прочность бетона на растяжение (Rbt). По ней с помощью пересчета по эмпирической зависимости можно определить прочность на сжатие (R). Можно воспользоваться такой формулой:

Rbt = 0,5∛(R^2)

Для метода отрыва можно применять разные приборы, которые используют для метода отрыва со скалыванием. Это ПОС-50МГ4, ОНИКС-ОС, ПИБ и старые аналоги — ГПНВ-5, ГПНС-5. Чтобы провести испытание, необходимо наличие захватного устройства, которое соответствует тяге, расположенной на диске.

Способ отрыва со скалыванием

Устанавливают анкерное устройство после отвердения бетона в высверленное отверстие, а потом его вырывают с куском

Такой метод имеет много общего с методом, который описан выше. Главное различие — это способ крепления к материалу. Для приложения отрывающего усилия используют лепестковые анкеры разных размеров. При исследовании конструкций анкеры укладываются в шпур, пробуренный на участке измерения. Точно так же, как и при методе отрыва, измеряется разрушающее усилие (P). Переход к прочности на сжатие делается по указанной в ГОСТ 22690 зависимости:

где m1 — коэффициент, который учитывает максимальный размер большого заполнителя, а m2 — коэффициент перехода к прочности на сжатие, который зависит от вида бетона и условий затвердевания.

В России этот метод наиболее распространен вследствие своей универсальности (табл.1), относительной легкости и возможности испытания на любом участке конструкции. Главные ограничения для его применения: густое армирование и толщина исследуемой конструкции. Эта толщина должна быть больше, чем удвоенная длина анкера. Для выполнения исследований нужно использовать прибор для метода отрыва с диском для приклеивания к бетону.

По сравнению с методом отрыва в данном случае не обязательно наличие ровной поверхности. Важное условие: кривизна поверхности должна быть достаточной, чтобы установить прибор на тягу анкера.

Надо ударить по поверхности не менее 5 раз, а затем по размерам отпечатков и с помощью тарировочной таблицы определяется прочность.

Скалывание ребра

Последний прямой метод неразрушающего контроля — метод скалывания ребра. Главное его отличие заключается в том, что прочность определяется по усилию (P), которое необходимо для скалывания участка конструкции, расположенному на ребре с внешней стороны.

Недавно была разработана конструкция прибора, позволяющая установить его на исследуемый элемент с наличием одного внешнего ребра. Укрепление осуществляется к одной поверхности испытываемого элемента с помощью анкера с дюбелем. Это новшество несколько расширило диапазон применения прибора. Но вместе с этим и аннулировало главное преимущество метода скалывания, заключавшееся в отсутствии нужды сверления и потребности в источнике электроэнергии.

Прочность на сжатие с использованием метода скалывания ребра определяют по нормированной зависимости:

R = 0,058 * m * (30P + P2),

где m — коэффициент, который учитывает крупность заполнителя.

Ультразвуковое определение

Действие приборов ультразвукового контроля основано на связи, существующей между скоростью распространения ультразвуковых волн по материалу и его прочностью. В зависимости от способа прозвучивания различают две градуировочные зависимости:

• скорость распространения волн — прочность;
• время распространения волн ультразвука — прочность бетона.

Показания данного прибора неразрушающего метода используют для корректировки показаний приборов, действующих методом ударного импульса и ультразвуковым методом.

Метод сквозного прозвучивания в поперечном направлении используется для сборных линейных конструкций. Ультразвуковые преобразователи при таких исследованиях инсталлируются с двух противоположных сторон контролируемой конструкции.

Поверхностным прозвучиванием исследуют ребристые, плоские, многопустотные плиты перекрытия, стеновые панели. Волновой преобразователь инсталлируется с одной стороны конструкции.

Чтобы получить надежный акустический контакт между испытуемой конструкцией и рабочей поверхностью ультразвукового преобразователя, используют вязкие контактные материалы типа солидола. Можно установить «сухой контакт» с использованием конусных насадок и протекторов. Ультразвуковые преобразователи устанавливаются на расстоянии не меньше 3 см от края конструкции.

Приборы для ультразвукового контроля прочности состоят из электронного блока и датчиков. Датчики бывают раздельными или объединенными для поверхностного прозвучивания.

Определение прочности молотком Кашкарова

Испытания молотком Кашкарова необходимо выполнять в соответствии с ГОСТ 22690.2-77. Метод применяется для того, чтобы определить прочность в диапазоне 5-50 МПа. В местах исследования поверхность конструкции должна быть ровной. Если поверхность шероховатая и есть краска, то она зачищается металлической щеткой.

По подготовленной поверхности наносится удар средней силы. Его необходимо наносить перпендикулярно к испытываемой поверхности. В результате удара получаются одновременно 2 отпечатка — на поверхности бетона и на эталонном металлическом стержне. После каждого последующего удара эталонный металлический стержень перемещают в отверстие корпуса молотка не меньше чем на 10 мм, чтобы отпечатки были на одной линии. Удары наносят через листы копировальной белой бумаги. Отпечатки на бумаге и эталонном стержне вымеряют угловым масштабом с точностью до 0,1 мм.

Для каждой выполненной серии отпечатков одной области делают сумму диаметров всех полученных отпечатков отдельно на бетоне и на эталонном стержне. За косвенную характеристику прочности бетона принимают среднюю величину отношения измеренных отпечатков в одной области на бетоне и эталонном стержне.

ОНИКС-1.ОС (старое название ОНИКС-ОС) предназначен для определения прочности бетона и его класса методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 22690 на объектах строительства, при обследовании зданий, сооружений и конструкций

Прибор используют для уточнения градуировочных характеристик ультразвуковых и ударно-импульсных приборов в соответствии с Методической инструкцией НИИЖБ МДС 62-2.01 и ГОСТ 22690, Прил. Ж

• В ОНИКС-1.ОС впервые применены инновационные технические решения, исключающие проскальзывание анкера и стабилизирующие конус вырыва, существенно улучшающие метрологические и эксплуатационные характеристики (патент)
• Создана эргономичная, компактная и лёгкая конструкция с двумя силовыми гидроцилиндрами-опорами, с самоустановкой оси вырыва и винтовым соединением анкера с тягой, упрощающая установку на объект во время испытаний без перекосов, регулировок и проскальзываний, а также исключающая падение прибора (патент)
• Удобный штурвал для быстрого создания предварительного натяжения анкера (с усилием до 5 кН) при установке прибора на объект контроля
• Легкая, безопасная и удобная установка прибора на объект контроля, особенно на вертикальных поверхностях, удобное горизонтальное расположение рукояти гидропривода
• Функция сигнализации превышения рабочего хода, позволяющая продлить безопасную эксплуатацию прибора
• Большой запас прочности конструкции; конструктивные элементы прибора выполнены из высокопрочных и легких материалов, минимизирующих его габариты и вес
• Приборы имеют встроенные электронику с цветным TFT дисплеем и литиевый аккумулятор большой ёмкости
• Выпускаются два варианта исполнения прибора с диапазонами нагрузок до 50 и 100 кН
• Для работы с высокопрочными бетонами существенно доработана конструкция прибора: использовано запатентованное решение с двумя приводными гидроцилиндрами, редуктором и двумя силовыми опорными цилиндрами, создающими диапазон нагрузок до 100 кН
• Возможна комплектация приборов специализированными расточными устройствами двух видов (для формирования кольцевой проточки в шпуре, обеспечивающей надежную фиксацию анкера):
•  – ручным механическим с твердосплавным режущим элементом
•  – с высокооборотным электроприводом и алмазным режущим элементом
• Новая усиленная конструкция анкеров из высокопрочной булатной стали с многократно увеличенным эксплуатационным ресурсом

Описание и технические характеристики

Вопрос-ответ

11 июля 2019, 21:31
Рафаел :  Какая полная глубина заделки анкерного устройства в бетон? Для анкера диаметром 24 мм в табл. 3 руководства по эксплуатации указаны цифры 60(75). Какую же глубину принимать?

Сергей : Глубина заделки анкера диаметром 24 мм составляет 48 мм. 75 мм - это глубина сверления отверстия под анкер. Значение 60 мм указано ошибочно.

10 апреля 2019, 14:08
Вероника :  Если дополнительно заказывать анкер он идет с комплекте с сегментами?

Павел : Нет, анкер - это одна позиция, комплект из 3-х сегментов с кольцом - другая. Их заказывают по отдельности.

24 января 2019, 13:05
Хасан :  А какой рабочий диапазон температур?

Павел : Прибор аттестован для работы в диапазоне от -10 до +40С.

25 сентября 2018, 16:41
Александр :  Если при заливке бетона использовался электропрогрев, необходимо ли в приборе устанавливать условия твердения "тепловая обработка"?

Сергей : Устанавливать условия "тепловая обработка" необходимо только при испытаниях бетона в возрасте до 28 суток, после этого срока следует работать с обычными коэффициентами.

07 августа 2018, 13:29
Артем :  Входит ли проставочное кольцо в комплект ОНИКС-1.ОС?

Сергей : С августа 2018 года приборы ОНИКС-1.ОС не комплектуются проставочными кольцами.

13 июля 2018, 11:43
Александр :  При испытаниях был использован анкер 16х35, а необходимо было использовать 24х48. Есть ли коэффициент пересчёта полученных результатов?

Сергей : Если речь о том, что в настройках прибора был задан анкер 24х48, а испытания проводили анкером 16х35, то необходимо полученные показания поделить на коэффициент М2 для анкера 24х48 и умножить на коэффициент М2 для анкера 16х35.

22 мая 2018, 22:15
Александр :  1) необходимо ли проводить калибровку прибора оникс-1.ОС или достаточно поверки? 2) для чего необходима функция ввода нового материала?

Который определяет его эксплуатационные свойства. Поэтому при возведении важных несущих конструкций, строители тщательно следят за этим показателем. Наиболее распространенным способом контроля является определение прочности бетона методом отрыва со скалыванием. Однако, существует и масса других способов.

Поэтому в данной статье мы подробно рассмотрим, как определить прочность бетона наиболее распространенными современными методами.

Виды способов проверки прочности

Наиболее достоверным способом контроля качества бетона является испытание бетонной конструкции, после того, как материал наберет свою проектную прочность.

Что касается испытания отдельно выполненных контрольных образцов, то оно позволяет определить лишь , но не прочности материала в конструкции. Связано это с невозможностью обеспечение одинаковых условий набора прочности опытного образца (вибрирование, нагрев и пр.) и бетонного изделия.

Все существующие методы контроля подразделяются на три группы:

• Прямые неразрушающие;
• Разрушающие;
• Косвенные неразрушающие.

Нередко используют неразрушающие способы контроля, однако, чаще всего работу выполняют косвенными методами. К последней группе относится испытание контрольных образцов, а также образцов отобранных из бетонной конструкции.

Обратите внимание! По показателю прочности при сжатии определяют класс бетона. Для этого бетонные кубики раздавливают при помощи гидравлического пресса, который выдает результат.

Надо сказать, что разрушающие способы также широко распространены в строительстве, однако применяют их реже, так как они нарушают целостность конструкции. Кроме того, цена таких испытаний очень высокая.

Поэтому на сегодняшний день наиболее распространенными являются следующие методы определения прочности:

• Способ упругого отскока;
• Ультразвуковой метод;
• Способ ударного импульса.

Надо сказать, что разные способы проверки имеют разную погрешность:

Основные требования к проверке прочности

Согласно требованиям, изложенным в СП 13-102-2003, выборку бетона для исследования косвенным и прямым методами необходимо выполнять более чем на 30 участках, однако, этого недостаточно для построения и использования градуировочной зависимости.

Еще необходимо, чтобы зависимость, полученная парным корреляционно-регрессивным исследованием, имела коэффициент корреляции не меньше 0,7, а также среднеквадратическое отклонение составляло менее 15 процентов средней прочности. Для выполнения этих условий, точность измерений должна быть очень высокой, при этом прочность бетона должна меняться в широком диапазоне.

Надо сказать, что при исследовании конструкций, эти условия соблюдаются довольно редко. Дело в том, что базовый метод испытаний сопровождается значительной погрешностью.

Кроме того, прочность бетона на поверхности может отличаться от прочности на некоторой глубине. Однако, если бетонирование выполнено качественно и бетон соответствует своему проектному классу, то параметры однотипных конструкций не меняются в широком диапазоне.

Чтобы определить прочность без нарушения действующих норм, следует воспользоваться прямыми неразрушающими или разрушающими способами.

По ГОСТ 22690-88 к прямым способам относятся:

• Метод отрыва;
• Отрыв бетона со скалыванием;
• Скалывание ребра.

Теперь подробней рассмотрим наиболее распространенные технологии определения качества бетона.

Технология определения прочности

Способ отрыва

Принцип данного метода базируется на измерении усилия, которое нужно приложить для отрыва участка бетонной конструкции. Отрывающую нагрузку применяют к ровной поверхности бетонной конструкции. Для этого к ней приклеивается стальной диск, который при помощи тяги соединяется с измерительным прибором.

Диск приклеивают при помощи клея на эпоксидной смоле. ГОСТ 22690-88 рекомендует использовать клей ЭД20 с цементным наполнителем. Правда, в наше время существуют надежные двухкомпонентные клеи.

Данная технология подразумевает приклеивание диска без дополнительных мер по ограничению участка отрыва. Что касается площади отрыва, то она непостоянная и определяется после каждого испытания.

Правда, в зарубежной практике участок отрыва предварительно ограничивается бороздой, выполняемой кольцевыми сверлами. В этом случае площадь отрыва постоянная и известная.

После определения необходимого для отрыва усилия, получают устойчивость материала к растяжению.

По нему, при помощи эмпирической зависимости вычисляют прочность на сжатие при помощи такой формулы – Rbt = 0,5∛(R^2), где:

• Rbt – прочность на растяжение.
• R – прочность на сжатие.

Для исследования бетона методом отрыва применяются те же приборы, что и для метода отрыва со скалыванием, это:

• ОНИКС-ОС;
• ПОС-50МГ4;
• ГПНС-5;
• ГПНВ-5.

Обратите внимание! Чтобы выполнить испытание, также понадобится захватное устройство, а именно – диск с закрепленной на нем тягой.

На фото — проверка качества бетона отрывом со скалыванием

Отрыв со скалыванием

Данный способ имеет много общего с вышеописанным методом. Основное его отличие заключается в способе монтажа устройства к бетонной конструкции. Чтобы приложить к ней отрывающее усилие применяют лепестковые анкеры, которые могут быть разных размеров.

Анкеры вставляются в отверстия, пробуренные в области измерения. Как и в предыдущем случае, прибор измеряет разрушающее усилие.

Вычисление прочности на сжатие осуществляется при помощи зависимости, выраженной формулой — R=m1*m2*P, где:

• m1 обозначает коэффициент максимального размера крупного наполнителя;
• m2 обозначает коэффициент перехода к прочности на сжатие. Он зависит от условий вида бетона, а также условий набора прочности.
• P – разрушающее усилие, полученное в результате исследований.

В нашей стране этот метод является одним из наиболее популярных, так как он достаточно универсальный. Он предоставляет возможность выполнить испытание на любом участке конструкции, так как не требует наличия ровной поверхности. Кроме того, закрепить лепестковый анкер своими руками в толще бетона не составляет труда.

Правда, имеются и некоторые ограничения, которые заключаются в следующих моментах:

• Густое армирование конструкции – в этом случае измерения будут недостоверными.
• Толщина конструкции – она должна быть в два раза больше длины анкера.

Скалывание ребра

Данная технология является последним прямым методом неразрушающей проверки контроля. Основной ее особенностью является определение усилия, которое прикладывается для скалывания участка бетона, расположенного на ребре конструкции.

Конструкция прибора, который можно установить на бетонное изделие с одним внешним углом, была разработана относительно недавно. Монтаж устройства к одной из сторон осуществляется при помощи анкера с дюбелем.

После получения данных с прибора, определяют прочность на сжатие по следующей нормированной зависимости, выраженной формулой — R=0,058*m*(30P+P2), где:

• m – коэффициент, учитывает крупность заполнителя.
• P — усилие, приложенное для скалывания бетона.

Ультразвуковое определение

Ультразвуковой метод определения прочности бетона основан на взаимосвязи между прочностью материала и скоростью распространения в нем ультразвуковых волн.

Причем существует две градуировочные зависимости:

• Времени распространения волн ультразвука и прочности материала.
• Скорости распространения волн ультразвука и прочности материала.

Каждый способ предназначен для определенного типа конструкций:

• Сквозное прозвучивание в поперечном направлении – применяют для линейных сборных конструкций. При таких исследованиях приборы устанавливают с двух сторон испытываемой конструкции.
• Поверхностное прозвучивание – применяют для исследования ребристых, плоских, многопустотных плиты перекрытия и стеновых панелей. В этом случае устройство устанавливается только с одной стороны конструкции.

Для обеспечения качественного акустического контакта между испытываемой конструкцией и ультразвуковым преобразователем, применяют вязкие материалы, к примеру, солидол. Также распространен «сухой контакт», но в этом случае используют конусные насадки и протекторы.

Приборы для ультразвукового исследования состоят из двух основных элементов:

• Датчиков;
• Электронного блока.

Датчики могут быть:

• Раздельными – для сквозного прозвучивания.
• Объединенными – предназначенные для поверхностного прозвучивания.

К достоинствам данного способа проверки относится простота и универсальность.

Исследование молотком Кашкарова

Процесс испытание бетона молотком Кашкарова регламентирован ГОСТом 22690.2-77. Данный способ используют для определения прочности материала в диапазоне 5-50 МПа.

Инструкция по исследованию бетона данным методом выглядит следующим образом:

• Вначале подыскивается ровный участок конструкции.
• Если на его поверхности имеется шероховатость или краска, то необходимо выполнить зачистку участка металлической щеткой.
• Затем на поверхность бетона следует положить копировальную бумагу и сверху лист обычной белой бумаги .

• Далее по бетонной поверхности наносится удар молотком Кашкарова средней силы перпендикулярно к плоскости бетона. В результате удара остается два отпечатка – на эталонном стержне и листе бумаги.
• После этого металлический стержень сдвигается не менее чем на 10 мм и наносится еще удар . Для большей точности исследования, процедуру нужно повторить несколько раз.
• Затем следует измерить отпечатки на эталонном стержне и бумаге с точностью до 0,1 мм.
• Измерив отпечатки, следует сложить отдельно диаметры, полученные на бумаге, и диаметры на эталонном стержне .

Косвенным параметром прочности бетона является средняя величина отношения отпечатков на эталонном стержне и на бетоне.

Метод отскока

Данный способ исследования является наиболее простым. Испытание выполняется при помощи специального электронного прибора. В нем имеется молоток, вдавливающий шарик в бетон. Электроника определяет прочность материала по отскоку шарика после вдавливания.

Для испытания бетона надо упереть устройство в бетонную поверхность и нажать соответствующую кнопку. Результаты высвечиваются на экране прибора. Надо сказать, что практически так же происходит процесс испытания материала при помощи устройства ударно-импульсного типа.

Вот и все основные способы определения качества бетона, которые чаще всего применяются в современном строительстве.

Вывод

Как мы выяснили, существует довольно много способов определения прочности бетона. Причем, назвать какой-то из них лучшим невозможно, так как разные способы, как правило, предназначены для разных типов бетонных конструкций, а также имеют разные погрешности.

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.

Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
СО 100% ГОСУДАРСТВЕННЫМ КАПИТАЛОМ

«КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА»
ОАО «КТБ ЖБ»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

БЕТОНЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ МЕТОДОМ ОТРЫВА СО СКАЛЫВАНИЕМ

СТО 02495307-005-2008

Москва 2008 г.

Предисловие

Цели и задачи разработки, использования стандартов организаций в РФ установлены Федеральным законом от 24 декабря 2002 г. № 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки и оформления ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения" и ГОСТ Р 1.4-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения".

Сведения о стандарте

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН ОАО "Конструкторско-технологическое бюро бетона и железобетона". (Генеральный директор канд. техн. наук А.Н. Давидюк, гл. инженер Е.С. Фискинд, исполнители: Н.В. Волков, А.А. Гребеник)

3. УТВЕРЖДЕН и ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом генерального директора ОАО "КТБ ЖБ" от 14 мая 2008 г. № 24-к.

4. ВВЕДЕН впервые.

ВВЕДЕНИЕ

Метод отрыва со скалыванием занимает в ряду неразрушающих методов определения прочности бетона особое место. Считаясь неразрушающим методом, метод отрыва со скалыванием по своей сущности является разрушающим методом, так как прочность бетона оценивается по усилию, необходимому для разрушения небольшого объема бетона, что позволяет наиболее точно оценить его фактическую прочность. Поэтому этот метод применяется не только для определения прочности бетона неизвестного состава, но и может служить для построения градуировочных зависимостей для других методов неразрушающего контроля.

В настоящем стандарте учтены особенности метода отрыва со скалыванием при проведении испытаний бетона в бетонных и железобетонных конструкциях и оценке прочности бетона этих конструкций.

1. Область применения

Настоящий стандарт распространяется на тяжелые бетоны и конструкционные бетоны на легких заполнителях в монолитных и сборных бетонных и железобетонных изделиях, конструкциях и сооружениях (далее - конструкциях) и устанавливает метод испытания бетона и определения его прочности на сжатие путем местного разрушения бетона при вырыве из него специального анкерного устройства (далее - метод отрыва со скалыванием). Метод позволяет определить прочность на сжатие для бетонов в диапазоне прочностей от 5,0 до 100,0 МПа. При разработке стандарта использованы материалы ГОСТ 22690-88 .

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы следующие нормативные документы и инструкции:

4.3. Метод отрыва со скалыванием предназначен для определения прочности бетона в конструкциях: при натурных обследованиях; при освидетельствовании на этапах строительства, приемки, эксплуатации и реконструкции строительных объектов, а также при изготовлении сборных изделий на предприятиях производства ЖБИ.

4.4. Метод отрыва со скалыванием применяется для построения градуировочных зависимостей и корректировки в натурных условиях градуировочных зависимостей для других неразрушающих методов определения прочности бетона путем параллельных испытаний бетона на одних и тех же участках конструкций.

4.5. Результат определения прочности бетона методом отрыва со скалыванием не зависит от состояния поверхности испытываемого бетона (неровности, шероховатости, влажности, загрязненности, наличия покраски). В случае, если поверхность конструкции офактурена, необходимо на участках испытания снять слой штукатурки или другой облицовки на площади не менее 250×250 мм.

4.6. Испытания бетона в конструкции следует производить при положительной температуре бетона на участке испытания.

5. Средства контроля

I - рабочий стержень с анкерной головкой;

II - самозаанкеривающееся устройство с применением рифленых сегментных щек и разжимного конуса;

III - самозаанкеривающееся устройство с применением рифленых сегментных щек и полого разжимного конуса со стержнем для опирания прибора, используемого для вырывания анкерного устройства.

Типы и размеры анкерных устройств даны на рис. 1. Глубина заделки анкерных устройств и характер разрушения бетона - на рис. 2.

5.2. Анкерное устройство типа I предназначено для установки в процессе бетонирования.

Конструкция анкера типа II и III должна обеспечить предварительное (до приложения нагрузки) обжатие стенок шпура на глубине захвата и не допустить проскальзывания сегментных щек.

5.3. Допускается применение других типов анкерных устройств, обеспечивающих их надежное сцепление с бетоном конструкции, при условии определения коэффициента пропорциональности т 2 по пункту 7.9.

5.5. Марка стали анкерного устройства и его сечение должны быть приняты такими, чтобы напряжение в нем при испытании бетона не превышало 70% от предела текучести стали.

5.6. Приборы для вырыва анкерных устройств совместно с фрагментами бетона должны обеспечивать:

Направление усилия вырыва по оси анкера и равномерное возрастание нагрузки до отрыва фрагмента бетона или до заданного контрольного уровня Р=Р контр .;

Плавное нагружение анкерного устройства со скоростью возрастания нагрузки не более 3 кН/сек (для ГПНВ-5 -10 атм/сек) и не менее 1 кН/сек (для ГПНВ-5 - 10 атм за 3 сек);

Свободный вырыв бетона;

Измерение значения усилия вырыва с погрешностью не более ±2%.

5.7. При испытании бетона в строительной конструкции опоры прибора

должны отстоять от оси приложения нагрузки на расстояние не менее удвоенной глубины заделки анкера (2 h ) и иметь возможность регулирования по высоте.

5.8. Приборы должны проходить ведомственную поверку не реже одного раза в два года, а также после каждого ремонта или смены манометра. Результаты поверки оформляются документально.

Рис 1 Анкерные устройства

1 - рабочий стержень , 2 - рабочий стержень с разжимным конусом , 3 - рабочий стержень с

полым разжимным конусом , 4 - опорный стержень , 5 - щеки сегментные рифленые

Рис 2 Глубина забелки анкерных устройств ( h ) и характер разрушения бетона при его испытании

Таблица 1

6. Подготовка испытаний

6.1. Выбирают тип и размер анкера, глубину заделки ( h ) и соответствующее нагружающее устройство, исходя из сведений о предполагаемой прочности бетона и о максимальном размере крупного заполнителя, соблюдая условия пунктов . и . и табл. 1.

6.2. Анкерные устройства типа I устанавливают в конструкции до их бетонирования или сразу после этого, а анкера типов II и III - в проделанные в конструкциях шпуры, заданного диаметра и глубины.

6.3. Если расположение арматуры неизвестно, то ее необходимо выявить с помощью магнитных приборов типа ИЗС (ГОСТ 22904-93).

6.4. Заделка анкерных устройств должна обеспечивать надежное сцепление анкера с бетоном конструкции. Глубина заделки ( h ) анкерных устройств различных типов, показанная на рис. 2, должна соответствовать величинам, приведенным в таблице 1.

6.5. Диаметр шпура в бетоне не должен превышать максимальный диаметр заглубляемой части анкерного устройства (см. рис. 1) более чем на 1 мм, а ось шпура должна быть перпендикулярна поверхности бетона и ее отклонение не должно превышать 1:20 глубины шпура. Для анкера типа III глубина шпура должна строго соответствовать требованиям инструкции к прибору.

Для устройства шпуров применяются ударно-вращательные инструменты. При малых объемах испытаний допускается ручная пробивка шпуров с помощью шлямбура. Стенки шпуров очищают от песка и пыли.

6.6. В зимних условиях перед испытанием бетон, имеющий отрицательную температуру, отогревают в месте испытания до положительной температуры и на глубину не менее 50 мм. Отогрев бетона может производиться тепловым излучением с помощью обогревателей, либо пламенных горелок (газовых и паяльных ламп). При этом прогрев бетона должен выполняться медленно, чтобы избежать появление трещин в бетоне от быстрого или чрезмерного нагрева. Температура прогревания должна быть не более 50°С - 70°С. Участки прогрева бетона рекомендуется принять диаметром в 1,5 раза превышающим диаметр площади, необходимой для проведения испытаний.

7. Проведение испытаний и определение прочности бетона в конструкциях

7.1. При установке анкеров типов II и III с помощью гайки-тяги обеспечивают предварительное (до приложения прибором нагрузки) обжатие стенок шпура сегментными щеками анкерных устройств. Для уменьшения возможности проскальзывания анкера при приложении нагрузки рекомендуется между рабочим стержнем разжимного конуса анкера и внутренней поверхностью рифленых сегментных щек прокладывать полоски фторопластовой пленки толщиной ~ 0,2 - 0,3 мм.

7.2. Прибор соединяют с анкерным устройством. Нагружающее устройство приводят в рабочее положение, силоизмеритель - в нулевое. С помощью регулируемых ножек выбирают начальный зазор, добиваясь соосности осей анкера и оси захвата нагружающего устройства.

7.3. При проведении испытания необходимо следить за тем, чтобы не происходило проскальзывание анкерного устройства во время приложения нагрузки. Для фиксации возможного проскальзывания анкера на начальной стадии процесса испытания следят за выступающей из бетона частью анкерного устройства, а также за возможным, в процессе нагружения, скачкообразным снижением давления в гидросистеме до момента вырыва анкерного устройства с бетоном.

7.4. Результаты испытания не учитывают, если:

а) анкерное устройство проскользнуло при испытании, и величина проскальзывания превысила 0,1 h Н ;

б) в зоне вырыва имеются зерна крупного заполнителя, наибольшие размеры которого превышают ограничения, установленные в п. .;

в)произошло одностороннее скалывание бетона в направлении ближайшего ребра (грани) изделия или конструкции;

д) наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона, равные расстоянию от анкерного устройства до границ разрушения по поверхности конструкции, отличаются один от другого более чем в три раза.

7.5. Результаты испытаний, полученные с нарушениями, отмеченными в п.п. "г" и "д" пункта 7.4., могут рассматриваться только для ориентировочной оценки прочности бетона.

7.6. Если при контроле прочности бетона одной партии или конструкции получены единичные результаты, отличающиеся от других результатов в меньшую сторону более чем на 25%, то испытания на этом участке нужно повторить.

7.7. Прочность бетона на сжатие R в испытываемом участке определяется по усилию вырыва из конструкции анкерного устройства с фрагментом бетона. При этом прочность бетона R , МПа, вычисляют по формуле

где Р - усилие вырыва анкерного устройства, кН;

m 1 - коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности заполнителя менее 50 мм и 1,1 при крупности 50 мм и более;

m 2 - коэффициент пропорциональности для перехода от усилия вырыва, кН, к прочности бетона на сжатие в МПа.

m 3 - коэффициент, учитывающий величину фактической глубины вырыва.

7.8. При испытании тяжелого бетона прочностью 10 МПа и более и легкого бетона прочностью более 5 МПа с заполнителем из керамзита или шлаковой пемзы в случае использования анкерных устройств, указанных в п. ., и соблюдения условий табл. 1, значения коэффициента пропорциональности m 2 принимают по этой же таблице.

7.9. Допускается устанавливать опытным путем в соответствии с п. 7.10. коэффициент пропорциональности m 2 для бетонов и анкерных устройств, не предусмотренных п. . и п. .

7.10. При испытании современных бетонов с прочностью > 50 МПа, а также при применении анкерных устройств отличных от типов I , II , III , рекомендуется коэффициент m 2 корректировать или устанавливать опытным путем. Для этого из бетона того же состава, приготовленного по той же технологии и при том же режиме твердения, что и подлежащие контролю конструкции, изготовляют не менее 15 серий образцов. Каждая серия должна состоять из трех образцов-кубов для испытания на прессе и трех образцов размерами 150×300×500 мм, предназначенных для осуществления двух вырывов. Для каждой серии определяют среднее значение прочности бетона R i и усилие вырыва P i . Значение коэффициента т 2 вычисляют по формуле

где n - количество серий.

7.11. Среднюю квадратическую погрешность ( S t ) определения прочности бетона для случаев, предусмотренных п. . и п.7.8., принимают равной: 4% - для анкеров с глубиной заделки 48 мм; 5% - для анкеров с глубиной заделки 35 мм; и 6% - для анкеров с глубиной заделки 30 мм.

Для легких бетонов средние квадратические погрешности нужно увеличить на 20%.

7.12. Величину фактической глубины вырыва h ф учитывают коэффициентом m 3 . Если при испытании отклонение h ф от нормированной глубины вырыва к н находится в пределах 5% (см. п. .), то коэффициент m 3 вычисляют по формуле

7.13. При испытании бетона в элементах круглого сечения и сферических элементах необходимо учитывать уменьшение (при выпуклой поверхности) или увеличение (при вогнутой) фактической глубины вырыва по сравнению с глубиной вырыва на плоской поверхности. Усилие вырыва на криволинейной поверхности умножается на коэффициент m 4 , равный квадрату отношения глубины номинальной h H (на плоской поверхности) к глубине фактической h ф на сферической поверхности или к глубине номинально - теоретической h н теор для цилиндрической поверхности. Глубина фактическая и глубина номинально - теоретическая зависят от радиуса кривизны поверхности и глубины заложения анкера и определяются графически или аналитически. Для цилиндрических поверхностей величина коэффициента m 4 определяется по формуле

7.14. Число и расположение контролируемых участков в конструкциях назначают с учетом:

Количества и вида подлежащих обследованию конструкций;

Задач контроля (определение фактического класса бетона, распалубочной или отпускной прочности, для построения градуировочных зависимостей и корректировки в натурных условиях градуировочных зависимостей для других косвенных методов неразрушающего определения прочности бетона и др.);

Вида конструкций (колонны, балки, плиты и др.);

Размещения захваток и порядка бетонирования конструкций.

7.15. Участки конструкций, предназначаемые для испытаний бетона, должны располагаться, по возможности, в зонах наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматурой.

7.16. Участки для испытания бетона должны располагаться так, чтобы в зону вырыва не попадала арматура, а бетон участка не имел видимых повреждений (отслоений, растрескивания, пористости и др.).

7.17. На участке испытания толщина конструкции должна превышать глубину установки анкерного устройства более чем в два раза. Расстояние от места установки анкера до ближайшей грани (края) конструкции или от технологического шва перерыва бетонирования должно превышать глубину заделки анкера не менее чем в три раза, а от места установки соседнего анкерного устройства - не менее чем в пять раз.

7.18. При обследовании сборных бетонных и железобетонных конструкций, а также монолитных конструкций в случае, когда нельзя выделить конструкции, относящиеся к одной партии, контроль прочности бетона проводят в соответствии с СП 13-102-2003 .

7.19. На предприятиях производства сборных бетонных и железобетонных конструкций и при приемке сборных конструкций на строительной площадке для контроля отпускной, передаточной или проектной прочности бетона на сжатие проводят испытания не менее трех участков в одной или нескольких конструкциях, относящихся к одной партии для каждого этапа набора прочности. В партию входят конструкции, изготовленные из бетона одного класса (марки) в одну смену.

7.20. В монолитных конструкциях при контроле методом отрыва со скалыванием распалубочной прочности бетона провопят испытание одной конструкции не менее чем в 3-х участках или по одному испытанию не менее чем в 3-х конструкциях, относящихся к одной партии бетона. При контроле бетона в проектном возрасте проводят испытание не менее чем 3-х конструкций по 2 участка в каждой или по одному участку не менее чем в 6-ти конструкциях, относящихся к одной партии бетона. В партию входят монолитные конструкции или часть конструкции, изготовленные (забетонированные) в течение одних суток.

7.21. При контроле отдельных конструкций число участков измерений прочности должно быть не менее 3-х в каждой конструкции.

7.22. При корректировке методом отрыва со скалыванием градуировочных зависимостей для других неразрушающих методов определения прочности бетона проводят не менее 3-х параллельных испытаний косвенным методом и методом отрыва со скалыванием в каждой партии бетона.

7.23. Прочность бетона в партии R m , МПа, вычисляют по формуле

где R i - единичное значение прочности бетона, МПа;

n - общее число единичных значений прочности бетона в партии.

За единичное значение прочности бетона принимают прочность бетона в контролируемом участке или среднюю прочность бетона конструкции. Указания по выбору единичного значения прочности при испытанииметодом отрыва со скалыванием приведено в приложении 2 ГОСТ 18105-86 .

7.24. Статистическая оценка класса бетона проводится в соответствии с настоящего стандарта.

8. Оформление результатов

8.1. Результаты испытаний оформляют документально, например, в виде j заключения.

8.2. В заключении приводят:

Данные об испытанных конструкциях с указанием проектного класса, даты бетонирования и проведения испытаний;

Данные о числе участков испытания бетона и их размещении;

- прочность бетона участков и среднюю прочность бетона партии (захватки) или конструкции, класс бетона.

8.3. Результаты испытаний представляют в табличной форме, в которой указывают вид конструкций, проектный класс бетона, возраст бетона каждого контролируемого участка.

Форма таблицы приведена в .

8.4. В заключении приводят обработку полученных результатов с указанием фактического класса бетона.

Приложение 1.
(рекомендуемое)
Оценка класса бетона

1. Условный класс бетона по прочности на сжатие определяют при контроле прочности бетона сборных и монолитных конструкций по формуле

где R m - средняя прочность бетона в МПа участка или группы конструкций по результатам испытания методом отрыва со скалыванием.

К T - коэффициент требуемой прочности, принимаемый по табл. 2 ГОСТ 18105-86 в зависимости от коэффициента вариации прочности бетона

где S m - среднее квадратическое отклонение прочности.

В случае, когда за единичное значение прочности принимают прочность бетона контролируемого участка конструкции, коэффициент К T умножают на 0,95.

Среднее квадратическое отклонение прочности бетона в конструкциях или партии конструкций в случае, когда за единичное значение прочности принимается прочность бетона на контролируемом участке, вычисляют по формуле

где R i - прочность бетона отдельного участка конструкции, испытанного методом отрыва со скалыванием.

n - количество участков.

В тех случаях, когда в качестве единицы прочности бетона может быть принята средняя прочность бетона конструкции, вычисленная как среднее арифметическое значение прочности контролируемых участков конструкций, среднее квадратическое отклонение прочности бетона S m вычисляют с учетом средних квадратических погрешностей градуировочной зависимости по формуле

где S T - средняя квадратическая погрешность градуировочной зависимости, МПа, метода отрыва со скалыванием и принимается: при анкерном устройстве с глубиной заделки 48 мм - 0,04 от средней прочности бетона R m ;

С глубиной заделки 35 мм - 0,05 от средней прочности;

С глубиной заделки 30 мм - 0,06 от средней прочности;

Р - число контролируемых участков в конструкции;

n - число проконтролированных конструкций в партии.

2. При обследовании конструкций класс бетона по прочности на сжатие определяется по формуле

где R m - средняя прочность бетона по результатам испытаний.

t a - коэффициент Стьюдента (см. таблицу 2).

V - коэффициент вариации прочности бетона, определяемый по формуле (7).

Значение коэффициента Стьюдента t a при обеспеченности 0,95

(одностороннее ограничение).

Таблица 2

В этой статье мы рассмотрим несколько приборов, которые используются в строительстве, для того чтобы определять прочность бетона методом «Отрыва со скалыванием».

Данный метод позволяет определять прочность любого бетона из неизвестного состава в диапазоне прочностей от 5 до 100 МПа .

Метод «Отрыва со скалыванием » основан на локальном разрушении бетонной конструкции , при котором используется зависимость между приложенной силой и прочности конструкции. Для этого в бетон устанавливается анкерное устройство при заливке, либо после отвердения в высверленное отверстие. После чего, данное анкерное устройство вырывается из конструкции с небольшим куском бетона и в момент отрыва, измеряется приложенная сила, после чего, по полученным данным определяется прочность бетонной конструкции .

Не смотря на то, что при таком методе измерения прочности, из конструкции вырывается небольшая часть материала, данный метод «Отрыва со скалыванием » относится к типу неразрушающих методов оценки прочности бетонных конструкций, хотя и по факту локальное разрушение конструкции всё-таки происходит. А к разрушающим методам относится, например измерение прочности бетонных кубиков под специальным прессом, в процессе которого испытуемый кубик полностью разрушается.

И как раз на основе того, что измерение прочности происходит при непосредственном разрушении, данный метод позволяет получить самые точные результаты, на основе которых позже составляются таблицы для последующего построения зависимостей с результатами других испытаний.

Для проведения испытаний на прочность бетонной конструкции по методу «Отрыва со скалыванием », используется один из следующих приборов:

Каждый из этих приборов отличается друг от друга не только конструкцией, но и областью применения. Рассмотрим каждый из них.

Данный прибор предназначен для определения прочности, как лёгких бетонов , так и тяжёлых. Лёгкие бетоны определяются в диапазоне прочностей от 5 до 40 МПа , а тяжёлые в диапазоне от 10 до 100 МПа .

Для того чтобы использовать данный прибор, нужно соединить его рабочую часть с установленным в конструкцию анкером на глубину около 5,5 сантиметрови поворачивать ручку, которая задействует поршневой насос. Насос в свою очередь вырывает анкер из конструкции и в момент разрушения, считываются показания с установленного на прибор манометра, который в свою очередь может быть как аналоговым, так и электронным. При этом стандартная цена деления манометра равна 0.5 МПа .

Этот прибор чаще всего используется для проверки прочности ячеистого бетона любых строительных конструкций, а так же для проверки прочности пеноситалла и полистиролбетона .

Диапазон измерения прочности данной устройства от 0.5 до 8 МПа , что значительно меньше предыдущего прибора и именно поэтому используют лишь в редких случаях.

Это микропроцессорный прибор для измерения прочности бетона со скалыванием .

Применяют прибор как непосредственно при строительстве, так и при измерении прочности уже построенных зданий.

Данный прибор отличается от первых двух тем, что в него встроен электронный измеритель прилагаемой силы с последующей фиксацией максимального значения, цифровая индикация силы и давления в кН и МПа , а так же измеритель скорости нарастания нагрузки в процессе эксплуатации.

Ещё одна важная отличительная особенность данного прибора, это то, что в нём предусмотрены установки параметров бетона , такие как тяжёлый или лёгкий и предполагаемая прочность, больше или меньше 50 МПа . Такие настройки позволяют увеличить точность измерений и удобство эксплуатации.

Данный прибор по своим характеристикам и областью применения практически полностью совпадет с , но с некоторыми отличиями.

Во-первых, он имеет совершенно иную конструкцию, в которой рабочий цилиндр и насос имеют осевое расположение. А во-вторых, в нём встроено устройство для измерения проскальзывания анкера, а так же имеется возможность передачи полученных измерений на стационарный ПК.

И так же как и в предыдущем приборе, в есть возможность ввода параметров испытуемого бетона , таких как: вид и условия твердения бетона , крупность заполнителя, размер анкера и тип контролирующего изделия.

ПОС 50МГ4 «Скол» (ПОС 30МГ4 «Скол»)

Ещё одна разновидность двух предыдущих приборов, это разновидность «Скол ».

Данный прибор имеет сменные насадки, которые позволяют производить измерения прочности, как методом отрыва анкера, так и методом скалывания ребра конструкции.

По всем остальным параметрам данного прибора, он совпадает с прибором .

Данный прибор имеет практически те же характеристики, что и у, но при этом у него совершенно иная техническая конструкция.

Это прибор, выполненный из лёгких материалов, имеющий две рабочие опоры и двухцилиндровую конструкцию с автоматической установкой оси вырыва. А так же устройство исключающее проскальзывание анкера.