Какая самая важная характеристика бетона? Конечно же его прочность на сжатие. Именно она отражена в марке бетона, обозначение которой у всех на слуху: буква М и цифра. Прочность на сжатие — это значение в кгс/см2 через 28 суток после заливки бетона. Установлено, что прочность и долговечность бетона взаимосвязаны: высокопрочный бетон также обладает хорошими параметрами долговечности.
Прочность бетона на сжатие легко определить в лаборатории. Для этого при заливке бетонной смеси отливаются специальные тестовые кубики. Но как оценить прочность бетона в уже готовой конструкции, если предварительно не были сделаны контрольные образцы? Данный вопрос по-прежнему остается проблемой. Определение прочностных характеристик конкретного объекта на месте является основной задачей при оценке состояния существующей инфраструктуры. Естественно, владельцы таких объектов предпочитают методы неразрушающего контроля, чтобы избежать дальнейшего ущерба для уже существующей структуры.
Прочность бетона на сжатие — что это и как ее определить?
Прочность бетона на сжатие определяется классическим тестом. Бетонные кубики помещают под пресс. Давление постепенно наращивают, пока образец не разрушится. Полученный результат считается прочностью конкретного образца бетона. В стандартах проектирования прочность бетонного образца в возрасте 28 суток после заливки считается минимальной прочностью на сжатие. Это значение используется при проектировании.
В уже построенных конструкциях из бетона вырезают образец и проверяют на прочность на сжатие. Это считается самым надежным методом оценки прочности бетона. Однако этот метод имеет определенные ограничения, главным образом потому что:
- это разрушительно, так нарушается не только целостность бетона, но и может быть повреждена арматура в железобетоне. Чтобы избежать повреждения арматуры, необходимо использовать приборы для ее поиска
- выбор мест тестирования может быть затруднен, а определение наилучшего места для пробы — субъективно
- места, в которых взяты пробы, необходимо отремонтировать
- взятие образцов из существующих конструкций — недопустимая операция для некоторых владельцев, которые беспокоятся о целостности конструкции.
Как оценить прочность бетона с помощью методов неразрушающего контроля?
Неразрушающие методы контроля прочности бетона разрабатывались на протяжении многих лет. Вот краткий обзор этих методов, сферы их применения и ограничения для надежного прогнозирования прочности бетона.
Метод отрыва со скалыванием
Суть метода — в измерении усилия, которое надо приложить для отрыва металлического диска вместе со слоем бетона с поверхности, к которой прикреплен диск. Метод применяют только на ровной поверхности. Чаще всего используют для ранней диагностики прочности, но можно использовать и для давно построенных конструкций. Стальной диск прикрепляется к бетонной поверхности при помощи болта, гайки, винта или фиксации клеем и при помощи тяги соединяется с измерительным пpибopoм. После чего конструкция вытягивается до отрыва слоя бетона или до заданного уровня нагрузки.
Преимущества метода отрыва со скалыванием:
- относительная простота применения
- достаточно надежные результаты испытаний
Метод отрыва со скалыванием является единственным неразрушающим методом контроля прочности, для которого в стандартах прописаны градуировочные зависимости, связывающие косвенные показатели и показателем прочности бетона.
Недостатки метода отрыва со скалыванием:
- приводит к повреждению бетонной поверхности
Метод отскока
Суть метода — измерение отскока молотка с пружинным приводом после его воздействия на бетон. Впервые появился в 1948 году, и с тех пор широко используется.
Основная причина его популярности — простота и удобство использования. Отбойный молот используется для оценки твердости поверхности.
Прочность оценивают с помощью специальных приборов — склерометров, состоящих из пружинного молотка со сферическими штампами. Система пружин допускает свободный отскок молотка после удара по бетону или по стальной пластине, прижатой к бетону. Прибор оснащен шкалой со стрелкой, регистрирующей путь ударника при его обратном отскоке.
Преимущества:
- просто использовать, даже в “полевых” условиях
- с помощью данного метода можно проверить бетон на однородность
Недостатки:
- субъективный метод
- состояние поверхности, наличие арматуры или подповерхностных пустот могут повлиять на результаты испытаний
Ультразвуковой метод
Ультразвуковой импульс эффективно применяется для контроля качества бетонных конструкций и обнаружения повреждений в бетонных элементах. Ультразвуковые методы традиционно используются для контроля качества материалов (в основном однородных, таких как металлы и сварные соединения). Ультразвуковые измерения в бетоне проводят методами сквозного или поверхностного прозвучивания. Определение прочности бетона монолитных конструкций проводят методом поверхностного прозвучивания.
Концепция технологии заключается в измерении времени прохождения акустических волн в среде и корреляции их с упругими свойствами и плотностью материала.
Преимущества ультразвуковых методов:
- могут использоваться для обнаружения дефектов под поверхностью бетона
Недостатки:
- наличие арматуры, пустот и трещин влияет на показания
- надежность данных методов на данный момент не доказана
Комбинированные методы
Представляют собой комбинацию неразрушающих методов контроля для определения прочности бетона на месте. Зачастую сочетание различных методов дает более полные результаты (например, ультразвуковые методы вместе с методом отскока). А еще более точные данные можно получить при использовании поправочных коэффициентов с учетом данных о компонентах бетона (тип цемента, фракции мелкого заполнителя и крупного заполнителя) и пр.