Прочность бетона: на растяжение, при сжатии, как определить?

Прочность бетона: на растяжение, при сжатии, как определить?

Прочность бетона на сжатие

Бетонные и железобетонные конструкции должны с запасом выдерживать расчетные нагрузки. На этапе их проектирования важно выбрать материал с подходящими физико-механическими характеристиками, в число которых входит сопротивление бетона осевому сжатию. Все виды бетонов классифицированы согласно показателю прочности.

Прочность бетона

Прочность бетона – это ключевой показатель несущей способности бетона. Ее вычисляют экспериментальным путем, определяя предел материала на сжатие – максимальный предел нагрузки, в результате которой образец начинает разрушаться.

Под расчетным сопротивлением бетона осевому сжатию подразумевают его показатель стойкости нагружающим воздействиям. Данный показатель связан с нормативными параметрами и применяется в ходе проектировочных расчетов.

До 2003 года проектировщики опирались на марки материала, но затем была введена новая классификация. Марка бетона на сжатие обозначается литерой «М» и обозначает предел прочности, выраженный в кгс/см 2 , а класс бетона обозначается буквой «В» и выражается в МПа.

Разница заключается не только в единицах измерения. Основным различием классификаций служит гарантия подтверждения прочности материала. Марка указывает на среднее значение, а класс бетона на сжатие гарантирует, что в 95% случаев тестирования указанная прочность обеспечивается, и риск отклонения от нормативных показателей составляет не более 5%.

Действующие нормативы отражены в СП 52−101−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». Современная классификация помогает проектировать бетонные и железобетонные конструкции с оптимальными характеристиками.

Использование средних показателей прочности (марка бетона) несет в себе риск, что реальные характеристики материала окажутся ниже расчетных. Если же средние показатели использовать в качестве наименьших, для перестраховки, приходится увеличивать размеры бетонной конструкции, что ведет к ее заметному удорожанию.

Методы определения прочности

Определить осевое сжатие бетона можно двумя способами. В обоих случаях требуется сертифицированное поверенное оборудование.

Разрушающий способ

Для проведения испытаний требуется:

  • пресс;
  • штангенциркуль;
  • лабораторные весы;
  • 3-5 заранее подготовленных образцов из испытуемой партии – кубиков бетона со сторонами 100 мм.

Образцы должны быть очищены от загрязнений и иметь абсолютно ровные грани. Их поочередно устанавливают на пресс и подвергают нагрузке, фиксируя в протоколе максимальный показатель, при котором каждый из образцов начинает разрушаться. По результатам определяется среднее фактическое значение и сравнивается с нормативным и проектным показателем.

Данный метод в обязательном порядке применяется на заводах, изготовляющих ЖБИ и на строительных площадках. Лабораторные исследования разрушающим способом наиболее достоверны, полученные значения учитываются конструкторами и архитекторами.

Неразрушающий способ

Использование специального устройства позволяет проводить испытания бетона на сжатие в ситуации, когда нет возможности применить предыдущий метод. Электронный измеритель применяется для тестирования материала на месте, методом ударного импульса проверяют следующие характеристики готовых конструкций:

  • прочность;
  • плотность;
  • упруго-пластические свойства.

Данный способ регламентируется ГОСТом 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».

Классификация и применение бетонов

Рассмотрим, как показатели сопротивления бетона сжатию влияют на сферу применения материала. В перечне указывается класс бетона и ближайшая к нему марка прочности:

  • В0,35-B2,5 (М5-М35) – подготовительные работы, конструкции без несущей нагрузки;
  • В3,5-B5 (М50-М75) – подбетонка под монолитные фундаменты, обустройство подушки и установки бордюров в дорожном строительстве;
  • В7,5 (М100) – аналогично предыдущему материалу, а также обустройство дорожек и отмосток, изготовление дорожных плит, заливка фундаментов, возведение малоэтажных построек;
  • B10-В12,5 (М150) – изготовление конструктивных элементов (перемычек и т.д.), строительство малоэтажных построек (до 3 этажей);
  • прочность бетона на сжатие В15 -В22,5 (М200-М300) – фундаменты, монолитные лестницы, площадки, подпорные стены, строительство монолитных зданий высотой до 10 этажей;
  • прочность бетона на сжатие В25 -В30 (М350-М400) – монолитные фундаменты, чаши бассейнов, иные ответственные конструкции, строительство монолитных зданий высотой около 30 этажей, изготовление ЖБК для монтажа свайно-ростверковых фундаментных оснований, балок, колонн и других ЖБИ, многопустотных плит перекрытий, аэродромных плит для эксплуатации с экстремальными нагрузками.
  • B35 (М450) – гидротехнические сооружения (в том числе дамбы и плотины), мостовые конструкции, изготовление ЖБИ и ЖБК со спецтребованиями к прочности, обустройство банковских хранилищ;
  • B40 (М550) – использование аналогично предыдущему материалу, в просторечии именуется «бетон 500»;
  • B45-В60 (М600-М800) – также применяется для строительства объектов и изготовления ЖБК со спецтребованиями.

Для создания монолитных конструкций, изготовления ЖБК и ЖБИ наиболее широко используются бетоны с прочностью на сжатие В30, В25, В15.

Заключение

Расчет бетона на сжатие – обязательный этап проектирования конструкций. Прочность материала зависит от ряда факторов, включая:

  • качество, характеристики, набор и соотношение компонентов;
  • условия изготовления конструкций;
  • соблюдение технологии и т.д.

После изготовления ЖБК, ЖБИ или набора прочности монолитных конструкций важно проверить фактическую прочность материала.

Определение прочности бетона при сжатии, изгибе, растяжении и раскалывании по ГОСТ 10180—78

Предел прочности бетона при сжатии определяют на гидрав­лическом прессе. Перед установкой образца пресс тщательноочищают и протирают сухой тканью рабочие поверхности плитпресса и образца. Образец устанавливают так, чтобы направле­ние нагрузки было параллельно слоям укладки бетонной смеси(цилиндры и призмы устанавливают вертикально, а кубы обыч­но вверх боковой гранью), центрируя рисками, нанесенными наплите пресса. Включив пресс, образец нагружают непрерывнои равномерно со скоростью (0,6±0,2) МПа/с до разрушенияобразца. Разрушающая нагрузка Рр фиксируется на силоизме­рительной шкале пресса по показанию пассивной стрелки, ко­торая после уменьшения разрушающего усилия РР остается на
месте. Предел прочности при сжатии

где α — переводной коэффициент к эталонному кубу (15x15x15 см) принимают по данным, приведенным ниже:

Площадь сечения образца определяют как полусумму площадей опорных граней.

При трех образцах в серии получают три значения (меньшее, большее и промежуточное). Если и меньшее и большее значе­ния отличаются от промежуточного не более чем на 15%, то прочность бетона принимают по среднему арифметическому из трех значений Rсж При большей разнице пределом прочности при сжатии будет промежуточное значение Rсж

Прочность бетона на изгиб определяют на образцах-призмах квадратного сечения размерами10X10X40, 15X15X60 и 20Х Х20Х80 см.

Испытание на изгиб проводят по схеме (рис. 43); Испытательное устройство состоит из стола 4 с двумя цилин­дрическими опорами 5 для установки на них испытуемого образ­ца/и жесткой верхней траверсы 2 с двумя цилиндрическими опорами 3 для передачи нагрузки от пресса на образец. Нужно следить, чтобы призма на опоры и опоры на призму опирались плотно по всей ширине, все опоры были перпендикулярны оси призмы, а оси призмы и траверсы находились в одной плоско­сти. Призмы должны быть установлены так, чтобы плоскостьизгиба была параллельна слоям укладки бетонной смеси. На­грузка на образец должна возрастать равномерно со скоростью (0,05±0,02) МПа/с до разрушения образца. Предел прочности при изгибе

где Рр — разрушающая нагрузка, Н; l — расстояние между опорами, см; а — сторона квадратного сечения балочки, см.

Предел прочности бетона при осевом растяжении

Предел прочности бетона на изгиб вычисляют как среднее арифметическое значение Rри для всех образцов данной серии, прочность которых отличается не более чем на 15%, а разру­шение произошло в средней трети испытательного пролета. При испытаниях «призмы размерами 20X20X80 см «эталонная» проч­ность образца размерами 15x15x60 см определяется увеличе­нием полученных значений на 5%, а для призм 10Х10Х40см — уменьшением на 5%.

Прочность бетона на растяжение определяют прямым спосо­бом (испытание на осевое, растяжение) и косвенным (испыта­ние на раскалывание). На осевое растяжение испытывают об­разцы-восьмерки квадратного сечения с утолщениями к концам (рис. 44), в которых расположены арматурно-монтажные петли из стали диаметрам 6 мм, выступающие за торцы образца ислужащие для закрепления в разрывной машине. При рас­тяжении образец разрушается (разрывается) в средней, бо­лее тонкой рабочей части, ко­торая может иметь сечение. 10Х10, 15Х15 или 20X20 см.

На раскалывание испыты­вают образцы-кубы или ци­линдры, как и при испытании на сжатие (кубы должны иметь на двух противополож­ных ребрах фаски шириной 14 мм). Образцы устанавли­вают в пресс так, чтобы уси­лие сжатия было направлено вдоль оси, а цилиндр опирался по образующей (усилие сжа­тия направлено по диаметру — рис. 45). Образец раскалыва­ется от поперечных растягива­ющих деформаций, поэтому усилие раскалывания является косвенной характеристикой прочности бетона при растя­жении.

Предел прочности бетона на растяжение при раскалыва­нии

, или

где Pр — разрушающая нагрузка, Н; а—размер ребра куба, см; d-—ди­аметр цилиндра, см; l — длина цилиндра, см.

Определение прочности бетона различными методами

Какими бы качественными сырьевые материалы не были, и даже если найден идеальный подбор состава, крайне необходимо систематическое определение прочности бетона: ГОСТ 10180 — 2012, ГОСТ 22690 — 2015, ГОСТ 18105 — 2010, ГОСТ 28570 — 90 и прочая техническая документация, поможет не только протестировать, но и правильно произвести расчеты полученных данных подобной характеристики.

Многоликая прочность бетона

Такое понятие, как прочность бетона довольно обширно.

Существует несколько видов прочности бетона:

  • Проектная — допускает полную нагрузку на бетон выбранной марки. По умолчанию, подобное значение должно быть у изделия после стандартного испытания образца в 28 — суточном возрасте при естественной выдержке.
  • Нормированная определяется по нормативным документам и стандартам.
  • Требуемая — символизирует минимальное значение, которое допускается при запроектированных нагрузках. Выявляется в строительных лабораториях.
  • Фактическая — прочность, узнаваемая непосредственная в процессе испытаний. Именно она и является отпускной — не менее 70% от проектной.
  • Разопалубочная — значение данной характеристики показывает когда можно без деформаций разопалубливать образцы или изделия.

В общепринятом смысле, под прочностью подразумевается кубиковая на сжатие.

Но в особо узких кругах бетонщиков всегда уточняют, с какой именно качественной характеристикой имеют дело:

  • на сжатие;
  • на изгиб;
  • на осевое растяжение;
  • передаточная.

Рассмотрим подробнее каждую из них в отдельности.

Читать еще:  Производство газобетона (газобетонных блоков)

Прочность на сжатие

За основу маркировки бетона традиционно принята кубиковая прочность бетона. Ее значения получают путем испытания на прессе образцов кубической формы с размерами ребер 150х150 мм в 28-суточном возрасте. Такое значение признанно эталонным для определения стойкости бетона на осевое сжатие.

Допускается использование образцов и других размеров. В соответствии с изменением масштаба, полученные данные разнятся.

В таком случае приводятся дополнительные расчеты, которые уравнивают полученные значения, до кубиковых. Делается это довольно просто: умножаются значения на масштабный коэфициент С, значение которого можно узнать из ГОСТ 10180 — 2012.

Не смотря на то, что на всех крупных заводах производятся именно такие стандартные испытания образцов кубической формы, основной прочностью для сжатых бетонных элементов является призменная прочность (RB). Она показывает меньшие значения, чем при испытании стандартных образцов с ребром 150 мм (R). Что интересно, при увеличении отношения высоты (h) к площади основания призмы (a), прочность уменьшается.

При значении h/a=4 значение прочности становится относительно стабильным. Поэтому призменную прочность считают как временное сопротивление осевому сжатию при соотношении сторон h/a=4.

Если призменная прочность более точно отражает основные характеристики бетонных образцов, то почему же используется только кубиковая? Ответ на такой неоднозначный вопрос довольно прост.

Внимание! На прочность бетонного образца влияет много факторов, ключевые из которых — непосредственно сырьевые компоненты, подбор состава, условия выдержки. Но, показывать “плохую” прочность образец также может по причине плохого уплотнения. И это, к сожалению, не редкость.

Если с более подвижными смесями такой проблемы нет, то изготовить из жесткого бетона хорошо уплотненный образец в лабораторных условиях тяжело физически. Из этого соображения, чтобы не искажать полученные значения из-за человеческого фактора, принято считать кубиковую прочность основной. Хотя при проектировании железобетонных конструкций используют именно призменную прочность.

Прочность на растяжение при изгибе

Основная задача бетона любой марки — стойко выдерживать любые сжимающие нагрузки. Именно в этом его сила. Поэтому такая характеристика, как прочность бетона на растяжение при изгибе, используется в “строительном, производственном обиходе” редко. Подобные показатели применимы при проектных работах.

Поэтому определение прочности бетонной смеси на растяжение при изгибе — это довольно редкое испытание в любой строительной лаборатории, так как создать необходимые нагрузки для образца довольно непросто. Поэтому такие характеристики больше расчетные. Используются проектировщиками давно выведенные в проектных институтах цифры и значения.

Передаточная прочность

Существует такое понятие, как передаточная прочность бетона. На строительной площадке подобная терминология не применяется, да и прорабы не всегда представляют “что это такое, и с чем его едят”. Это определение чисто производственное, которое обозначает прочность бетона в момент обжатия при передаче напряжения арматуры бетону.

Это важная характеристика, без которой нельзя качественно изготовить любое преднапряженное изделие. Подобное значение нормируется проектной документацией и прочими техническими документами на производимое железобетонное изделие. Обычно она назначается не ниже 70% от проектной прочности.

Как определить прочность бетона? Да очень просто.

Для этого используется нехитрая формула определения прочности бетона передаточной:

  • Rbp = 0,7B,
  • Где: Rbp — передаточная прочность;
  • B — проектная прочность;
  • 0,7 — неизменяемый коэффициент.

Внимание! Если значение при испытании удовлетворяет расчетному, то изделие рекомендуется снять с напряжения. Если же нет, то на усмотрение технолога или заведующего лабораторией принимается решение о продлении времени предварительного напряжения изделия.

Приборы и оборудование для определения прочности бетона

Сегодня существуют различные методы определения прочности бетона.

В зависимости от них, применяются и требуемые приборы:

  • Пресс — стандартное оборудование любой строительной лаборатории. Бывает различного принципа действия, но самый надежный и популярный — гидравлический. Существует масса моделей и видов подобного оборудования. С помощью одних можно тестировать только бетонные образцы: кубики на сжатие, и растяжение цементных балочек. Другие же расширяют область своего использования до испытаний крупноразмерных блоков, кирпичей и прочих материалов. Определить прочность бетона с его помощью можно буквально за пару минут, только нужно уметь с ним работать и фиксировать необходимые значения.

  • Приборы для определения прочности бетона неразрушающим методом, сегодня получили небывалую популярность. Склерометром можно проверить прочность бетона конструкций при обследовании в строящихся объектах, и в зданиях, уже давно сданных в эксплуатацию. Не нужно выпиливать из массива кубики. Все делается гораздо проще. При этом цена на подобные приборы довольно высокая — в зависимости от типа и функций, которыми обладает прибор для определения прочности бетона неразрушающим методом. Протестировать необходимую конструкцию можно своими руками, без помощи специалистов. Нужно только четко следовать всем параметрам, которые предусматривает инструкция по использованию. Как пользоваться склерометром, можно подробнее посмотреть в видео в этой статье.

  • Еще один прибор, предназначающийся для выявления основных характеристик — молоток для определения прочности бетона. До широкого распространения стеклометров, на стройплощадках и в лабораториях постоянно пользовались эталонным молотком Кашкарова. Проводить испытание методом упругого отскока довольно сложно. Подобная методика определения прочности бетона требует определенного навыка и знаний. 229690-88 ГОСТ по определению прочности бетона неразрушающими методами позволит сориентироваться в подобной области. Но лучше всего осваивать упругий отскок на практике — так больше шансов научиться правильно производить подобное тестирование.

Методика проведения испытания неразрушающим методом

Поскольку определить среднюю прочность бетона неразрушающим методом можно без специальной подготовки, прямо на объекте, с помощью современных электронных приборов, рассмотрим именно такой метод, который заключает в себе несколько этапов:

  • Этап 1. Необходимо выбрать ровную грань изделия без трещин, сколов и прочих дефектов. Именно на ней и будут производиться дальнейшие испытания.
  • Этап 2. В зависимости от типа прибора, следующий порядок действий может отличаться, но основные принципы едины для любого прибора. А именно, после включения склерометра и выбора необходимой функции необходимо расположить его по отношению к поверхности бетонного изделия строго под прямым углом, и нажать на соответствующую кнопку.
  • Этап 3. На экране высветится полученное значение. В инструкции к прибору будет указано общее число проведения вышеописанной операции для получения среднего значения.
  • Этап 4. По необходимости можно составить акт определения прочности железобетонных конструкций неразрушающим методом, который будет иметь законную силу.



После того, как определение прочности бетона неразрушающим способом закончено, необходимо полностью отключить прибор. Очень удобный “гаджет” для любого прораба, да и простого мастера. Он точно не “соврет” о качестве бетона на любом этапе строительства. Только нужно не забывать о его постоянной поверке.

Прочность бетона: на растяжение, при сжатии, как определить?

б) При вертикальном формовании изделия

Рисунок 1. Лист 2

Образцы выпиливают или выбуривают без увлажнения, отступив от граней изделия или блока не менее чем на 20 мм.

Контрольные блоки из ячеистого бетона должны иметь следующие размеры (см. рисунок 1), мм:

— длина и ширина — не менее 400;

Допускается при подборе состава ячеистого бетона, а для пенобетона — и при производственном контроле прочности изготавливать контрольные образцы в формах по 4.2.7-4.2.9.

4.2.12 На образцы непосредственно после их изготовления должна быть нанесена маркировка, идентифицирующая принадлежность образца и дату его изготовления. Маркировка не должна повреждать образец или влиять на результаты испытания.

4.3 Твердение, хранение и транспортирование образцов

4.3.1 Способ и режим твердения образцов бетона, предназначенных для производственного контроля прочности, следует принимать по ГОСТ 18105.

4.3.2 Образцы, предназначенные для твердения в нормальных условиях, после изготовления до их распалубливания хранят в формах, покрытых влажной тканью или другим материалом, исключающим испарение из них влаги, в помещении с температурой воздуха (20±5) °С.

При определении прочности бетона на сжатие образцы распалубливают не ранее чем через 24 ч и не позднее чем через 72 ч, прочности на растяжение — не ранее чем через 72 ч и не позднее чем через 96 ч.

После распалубливания образцы помещают в камеру с нормальными условиями твердения: с температурой (20±2)°С и относительной влажностью воздуха (95±5)%. Образцы укладывают на подкладки так, чтобы расстояние между образцами, а также между образцами и стенками камеры было не менее 5 мм. Площадь контакта образца с подкладками, на которые он установлен, должна быть не более 30% площади опорной грани образца. Образцы в камере нормального твердения не должны орошаться водой. Допускается хранение образцов под слоем влажного песка, опилок или других систематически увлажняемых гигроскопичных материалов.

Образцы, предназначенные для твердения в условиях тепловой обработки, должны быть помещены в формах в тепловой агрегат (пропарочную камеру, автоклав, отсек формы или кассеты и т.д.) и твердеть вместе с конструкциями (изделиями) или отдельно по принятому на производстве режиму.

После окончания тепловой обработки образцы распалубливают и испытывают или хранят в нормальных условиях в соответствии с 4.3.1.

4.3.3 Допускаются другие условия твердения образцов, например в воде или в условиях, аналогичных условиям твердения бетона в монолитных конструкциях, если эти условия установлены стандартами, техническими условиями или технологическими регламентами на производство работ.

4.3.4 При транспортировании образцов необходимо предохранять их от повреждений, изменения влажности и замораживания.

Прочность бетона образцов к началу их транспортирования должна быть не менее 2,0 МПа.

5 Средства контроля

5.1 Перечень средств измерения и испытательного оборудования, используемого при изготовлении и испытании контрольных образцов, и их технические характеристики приведены в приложении Б.

Читать еще:  Бетон БСТ (БСГ, БСМ): расшифровка, применение

Допускается использовать другие средства измерения, испытательное оборудование, приспособления, если их технические характеристики соответствуют требованиям, указанным в приложении Б.

5.2 Средства измерения, выпускаемые серийно, допускается использовать, если они внесены в государственный или ведомственный реестр, о чем должна быть сделана отметка или запись в эксплуатационных документах (паспорте, формуляре, инструкции по эксплуатации) и прошли поверку (калибровку), что подтверждается свидетельством о поверке (сертификатом о калибровке).

5.3 Средства измерения, выпускаемые единичными экземплярами или ввозимые из-за границы в единичных экземплярах, допускается использовать, если они прошли калибровку, что удостоверяется сертификатом о калибровке.

5.4 Испытательное оборудование допускается использовать, если оно прошло метрологическую аттестацию по ГОСТ 8.326, что удостоверяется аттестатом (протоколом), подтверждающим соответствие его технических характеристик, обеспечивающих возможность проведения испытаний, указанным в паспорте (формуляре).

5.5 В процессе эксплуатации средства измерения должны проходить периодическую поверку (калибровку), а испытательное оборудование — периодическую аттестацию.

6 Подготовка образцов к испытаниям

6.1 В помещении для испытания образцов следует поддерживать температуру (20±5)°С и относительную влажность воздуха не менее 55%. Образцы должны быть выдержаны до испытания при указанных условиях в распалубленном виде в течение 24 ч, если они твердели в воде, и в течение 4 ч, если они твердели в воздушно-влажностных условиях или в условиях тепловой обработки.

Образцы, предназначенные для определения передаточной или распалубочной прочности бетона на сжатие в горячем состоянии, а также предназначенные для определения прочности на растяжение, следует испытывать без предварительной выдержки.

6.2 Перед испытанием образцы подвергают визуальному осмотру, устанавливая наличие дефектов в виде трещин, околов ребер, раковин и инородных включений. Образцы, имеющие трещины, околы ребер глубиной более 10 мм, раковины диаметром более 10 мм и глубиной более 5 мм (кроме бетона крупнопористой структуры), а также следы расслоения и недоуплотнения бетонной смеси, испытанию не подлежат. Наплывы бетона на ребрах опорных поверхностей образцов должны быть удалены абразивным камнем. Результаты осмотра и измерений записывают в журнал испытаний, форма которого приведена в приложении В. При наличии дефектов фиксируют схему их расположения.

6.3 На образцах выбирают и отмечают опорные грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе нагружения.

Опорные грани отформованных образцов-кубов, предназначенных для испытания на сжатие, выбирают так, чтобы сжимающая сила при испытании была направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси в формы.

Опорные грани образцов-кубов и образцов-призм, предназначенных для испытания на растяжение при раскалывании, должны быть выбраны так, чтобы оси колющих прокладок, передающих усилие, были перпендикулярны слоям укладки бетонной смеси.

Плоскость изгиба образцов-призм при испытании на растяжение при изгибе должна быть параллельна слоям укладки.

6.4 Линейные размеры образцов измеряют с погрешностью не более 1%. Результаты измерений линейных размеров образцов записывают в журнал испытаний.

Примечание — При использовании для изготовления образцов бетона поверенных (калиброванных) форм по ГОСТ 22685, линейные размеры которых соответствуют требованиям указанного стандарта, допускается не измерять линейные размеры образцов, а принимать их равными номинальным, приведенным в таблице 1.

6.5 Отклонения от прямолинейности образующей образцов-цилиндров измеряют с помощью поверочной плиты или линейки и щупов, устанавливая наибольший зазор между боковой поверхностью образца и поверхностью поверочной плиты.

6.6 Отклонения от перпендикулярности смежных граней образцов-кубов и образцов-призм, а также опорных и боковых поверхностей образцов-цилиндров определяют по методике, приведенной в приложении Г.

6.7 Отклонения от плоскостности опорных поверхностей образцов определяют по методике, приведенной в приложении Г.

6.8 Отклонения от плоскостности, прямолинейности и перпендикулярности по 6.5-6.7 следует определять на образцах, изготовленных в формах одного комплекта не реже одного раза в 6 мес, а также при каждой замене форм для изготовления образцов.

6.9 Если опорные грани образцов-кубов или опорные поверхности образцов-цилиндров не соответствуют требованиям 4.1.4, то они должны быть выровнены. Для выравнивания применяют шлифование или нанесение слоя быстротвердеющего материала (например, на основе глиноземистого цемента или серы) толщиной не более 5 мм и прочностью к моменту испытания не менее ожидаемой прочности бетона образца.

6.10 Если при определении прочности бетона на растяжение при раскалывании не применяют кондукторы, приведенные на рисунках И.2 и И.3 приложения И, то на боковые грани образцов-кубов, образцов-призм и торцевые поверхности образцов-цилиндров, предназначенных для этих испытаний, наносят осевые линии, с помощью которых образец центрируют при испытании.

6.11 Образцы, предназначенные для испытания на осевое растяжение, закрепляют в захватах.

6.12 Перед испытанием определяют среднюю плотность образцов по ГОСТ 12730.1.

7 Проведение испытаний

7.1 Общие требования

7.1.1 Все образцы одной серии должны быть испытаны в расчетном возрасте в течение не более 1 ч.

7.1.2 Перед установкой образца в испытательную машину удаляют частицы бетона, оставшиеся от предыдущего испытания на опорных плитах испытательной машины.

7.1.3 Шкалу силоизмерителя испытательной машины выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть в интервале от 20% до 80% максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой.

7.1.4 Нагружение образцов проводят непрерывно с постоянной скоростью нарастания нагрузки до его разрушения. При этом время нагружения образца до его разрушения должно быть не менее 30 с.

7.1.5 Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за разрушающую нагрузку.

7.1.6 Разрушенный образец подвергают визуальному осмотру. В журнале испытаний отмечают:

Результаты испытаний образцов, имеющих перечисленные дефекты структуры и характер разрушения, не учитывают.

7.2 Испытание на сжатие

7.2.1 При испытании на сжатие образцы-кубы и образцы-цилиндры устанавливают одной из выбранных граней на нижнюю опорную плиту испытательной машины (пресса) центрально относительно его продольной оси, используя риски, нанесенные на плиту испытательной машины (пресса), или специальное центрирующее приспособление по приложению Д.

Если испытательная машина (или пресс) имеет один шаровой шарнир, радиус которого не обеспечивает поворот опорной плиты в процессе нагружения образца, то рекомендуется для передачи сжимающего усилия по оси образца устанавливать дополнительную опорную плиту с шарниром, обеспечивающим ее поворот. Дополнительную опорную плиту устанавливают так, чтобы плита испытательной машины (пресса) с шарниром и дополнительная опорная плита прилегали к противоположным граням образца.

7.2.2 Половинки образцов-призм при испытании на сжатие помещают между двумя дополнительными стальными пластинами для передачи нагрузки на половинки образцов-призм.

7.2.3 После установки образца на опорные плиты испытательной машины или дополнительные стальные плиты совмещают верхнюю плиту испытательной машины с верхней опорной гранью образца так, чтобы их плоскости полностью прилегали одна к другой. Образец нагружают до разрушения при постоянной скорости нарастания нагрузки (0,6±0,2) МПа/с.

7.2.4 В случае разрушения образца по одной из неудовлетворительных схем, приведенных в приложении Е, результат не учитывают, о чем делают запись в журнале испытаний.

7.3 Испытание на растяжение при изгибе

7.3.1 Образец-призму устанавливают в испытательную машину по схеме на рисунке 2 и приложению Ж и нагружают до разрушения при постоянной скорости нарастания нагрузки (0,05±0,01) МПа/с.

Определение прочности бетона: методы и их особенности

Прочность бетона является важнейшей характеристикой, от которой зависят эксплуатационные параметры материала. Под прочностью подразумевают способность бетона противостоять внешним механическим силам и агрессивным средам. Особенно актуальны способы определения этой величины методами неразрушающего контроля: механическими или ультразвуковым.

Правила испытания прочности бетона на сжатие, растяжение и изгиб определяются ГОСТ 18105-86. Одной из характеристик прочности бетона является коэффициент вариации (Vm), который характеризует однородность смеси.

По ГОСТ 10180—67 предел прочности бетона при сжатии определяется при сжатии контрольных кубов с размерами ребер 20 см в 28-суточном возрасте — это так называемая кубиковая прочность. Призменная прочность определяется как 0,75 кубиковой прочности для класса бетона В25 и выше и 0,8 для класса бетона ниже В25

Помимо ГОСТов, требования к расчётной прочности бетона задаются в СНиПах. Так, например, минимальная распалубочная прочность бетона незагруженных горизонтальных конструкций при пролете до 6 метров должна составлять не менее 70% проектной прочности, а свыше 6 метров – 80% проектной прочности бетона.

Механические неразрушающие методы определения прочности бетона

Неразрушающие способы бетона на сжатие основываются на косвенных характеристиках показаний приборов. Испытания прочности бетона проводятся с помощью основных методов: упругого отскока, ударного импульса, отрыва, скалывания, пластической деформации, отрыва со скалыванием.

О том, какие существуют марки бетона по прочности, в этой статье рассказывают специалисты.

Закажите лучший бетон М200 для строительства и изготовления стяжек полов, дорожек, бетонных лестниц.

Рассмотрим виды испытательных приборов механического принципа действия. Таким способом прочность бетона определяется глубиной внедрения рабочего органа прибора в поверхностный слой материала.

Принцип действия молотка Физделя основан на использовании пластических деформаций строительных материалов. Удар молотка по поверхности бетона образует лунку, диаметр которой и характеризует прочность материала. Место, на которое наносятся опечатки, должно быть очищено от штукатурки, шпатлевки, окрасочного слоя. Испытания проводятся локтевыми ударами средней силы по 10-12 раз на каждом участке конструкции с расстоянием между отпечатками не менее 3 см. Диаметр полученных лунок измеряется с помощью штангенциркуля по двум перпендикулярным направлениям с точностью до десятой миллиметра. Прочность бетона определяется с помощью среднего диаметра отпечатка и тарировочной кривой. Тарировочная кривая строится на сравнении полученных диаметров отпечатков и результатов лабораторных исследований на образцах, взятых из конструкции или изготовленных по технологиям, аналогичных примененным.

На свойствах пластической деформации основан и принцип действия молотка Кашкарова. Различие между этими приборами заключается в наличии между молотком и завальцованным шариком отверстия, в которое введен контрольный стержень. Удар молотка Кашкарова приводит к образованию двух отпечатков. Одного — на поверхности обследуемой конструкции, второго — на эталонном стержне. Соотношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности исследуемого материала и контрольного стержня и не зависит от скорости и силы удара молотка. По среднему соотношению диаметров двух отпечатков с помощью тарировочного графика устанавливают прочность бетона.

Читать еще:  Проект дома из газобетона 7х9 - плюсы и минусы

Пистолеты ЦНИИСКа, Борового, молоток Шмидта, склерометр КМ, оснащенный стержневым ударником, работают, основываясь на принципе упругого отскока. Измерения величины отскока бойка проводятся при постоянной величине кинетической энергии металлической пружины и фиксируются указателем на шкале прибора. Взвод и спуск бойка происходят автоматически при соприкосновении ударника и испытуемой поверхности. Склерометр КМ имеет специальный боек определенной массы, который с помощью предварительно напряженной пружины с заданной жесткостью ударяет по металлическому ударнику, прижатому другим концом к обследуемой поверхности.

Метод испытания на отрыв со скалыванием позволяет определить прочность бетона в теле бетонного элемента. Участки для испытания подбираются таким образом, чтобы в этой зоне не было арматуры. Для проведения исследований используют анкерные устройства трех типов. Анкерные устройства первого типа устанавливаются в конструкцию при бетонировании. Для установки второго и третьего типов анкерных устройств предварительно подготавливают шпуры, высверливая их в бетоне.

Ультразвуковой метод измерения прочности бетона

Принцип действия приборов ультразвукового контроля основывается на связи, которая существует между скоростью распространения ультразвуковых волн в материале и его прочностью.

В зависимости от способа прозвучивания разделяют две градуировочные зависимости: «скорость распространения волн — прочность бетона», «время распространения ультразвуковых волн — прочность бетона».

Метод сквозного прозвучивания в поперечном направлении применяется для сборных линейных конструкций — балок, ригелей, колонн. Ультразвуковые преобразователи при таких испытаниях устанавливаются с двух противоположных сторон контролируемой конструкции.

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

Для получения надежного акустического контакта между испытуемой конструкцией и рабочей поверхностью ультразвукового преобразователя используют вязкие контактные материалы типа солидола. Возможна установка «сухого контакта» с использованием конусных насадок и протекторов. Ультразвуковые преобразователи устанавливают на расстоянии не менее 3 см от края конструкции.

Способы уплотнения бетонной смеси — здесь описано, какие они бывают и какой выбрать.

Цена бетона М400 по этой ссылке, в нашем каталоге.

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

Скорость распространения ультразвуковой волны в бетоне зависит от плотности и упругости материала, наличия в нем пустот и трещин, отрицательно влияющих на прочность и другие качественные характеристики. Следовательно, ультразвуковое прозвучивание предоставляет информацию о следующих параметрах:

  • однородности, прочности, модуле упругости и плотности;
  • наличии дефектов и особенностях их локализаций;
  • форме А-сигнала.

Прибор записывает и преобразует в визуальный сигнал принимаемые ультразвуковые волны. Оснащенность контрольного оборудования цифровыми и аналоговыми фильтрами позволяет оптимизировать соотношение сигнала и помех.

Методы разрушающего контроля прочности бетона

Каждый застройщик может выбирать самостоятельно методы неразрушающего контроля, но согласно существующим СНиПам разрушающий контроль является обязательным. Способов организации выполнения требований СНиПов существует несколько.

  • Контроль прочности бетона может проводиться на специально изготовленных образцах. Применяется этот метод при производстве сборных железобетонных конструкций и для выходного контроля БСГ (бетонной смеси готовой) на стройплощадке.
  • Прочность бетонов может контролироваться на образцах, которые были получены способами выпиливания и вырубывания из самой конструкции. Места взятия проб определяются с учетом снижения несущей способности в зависимости от напряженного состояния. Целесообразно, чтобы эти места указывались самими проектировщиками в проектной документации.
  • Испытания образцов, изготовленных на месте проведения работ в условиях, определенных конкретным технологическим регламентом. Однако укладка бетона в кубы для проведения последующих испытаний, его твердение и хранение значительно отличаются от реальных условий укладки, уплотнения и твердения рабочих бетонных смесей. Эти различия существенно снижают достоверность получаемых таким способом результатов.

Самостоятельное измерение прочности бетона

Профессиональные методы определения прочности бетона дороги и не всегда доступны. Существует способ самостоятельного проведения обследования на прочность бетонных конструкций.

Для испытаний потребуется молоток весом 400-800 г и зубило. По приставленному к поверхности бетона зубилу наносится удар средней силы. Далее определяется степень повреждения, нанесенного поверхностному слою. Если зубило оставило лишь небольшую отметину, то бетон можно отнести к классу прочности В25. При наличии более значительной зазубрины бетон можно отнести к классам В15-В25. Если зубило проникнет в тело конструкции на глубину менее 0,5 см, то образец можно отнести к классу В10, если более 1 см — к классу В5. Класс или марка бетона по прочности — это основной показатель качества бетонной смеси, которые определяют среднюю прочность бетона. Например, средняя прочность бетона В30 (М400) составляет 393 кгс / см2.

Ориентировочно определить прочность бетона Rб в на 28 сутки в МПа можно по формуле Боломея-Скрамтаева, которая является основным законом прочности бетона. Для этого необходимо знать марку примененного цемента — Rц и цементно-водное соотношение — Ц/В. Коэффициент А при нормальном качестве заполнителей равен примерно 0,6.

При этом набор прочности бетона во времени подчиняется формуле

n = Марочная прочность *(lg(n) / lg(28)) , где n не менее 3 дней,

на 3 сутки бетон набирает около 30% марочной прочности, на 7 сутки — 60-80%, а 100% предел прочности достигается на 28-е сутки. Дальнейшее повышение прочности бетона происходит, но очень медленно. Согласно СНиП 3.03.01-87, уход за свежим бетоном продолжается до набора 70% прочности или до другого срока распалубливания.

Методы самостоятельного определения прочности бетонных конструкций просты и экономичны. Однако в случае строительства важных объектов целесообразно обратиться к услугам специализированных лабораторий.

Формула для расчета прочности бетона — какие показатели учитывают?

Одним из главных свойств материала называют прочность бетона при осевом сжатии, растяжении при изгибе затвердевшей смеси. Крепость при сжатии выделяют двух видов: призменную, а также кубиковую. Равным образом долговечность раствора характеризуется классом или маркой. Существует процесс по набору бетоном затвердения, он длится ровно 28 дней. Примерно через 7 суток состав обретает 70% своей окончательной крепости.

Что учитывать и от чего зависит?

Физико-механические свойства находятся под тесным воздействием бетонной структуры, зависящие от смешанности раствора и разнящиеся способами изготовления. А также крепость обусловливается следующими факторами:

Качество перемешивания будущего материала тоже влияет на данное его свойство.

  • интенсивность бетонно-цементного раствора;
  • содержимое компонентов в процентном количестве;
  • водоцементные пропорции в составе смеси;
  • промышленные характеристики;
  • свойства наполнителей;
  • уровень перемешивания ингредиентов состава;
  • часы, потраченные на приобретение раствором твердости;
  • температурные показатели в атмосфере;
  • сырость в окружающей среде.

Распределение по маркам и классам

Марка обозначается буквой М, а сопутствующая цифра возле нее определяет среднее примерное значение прочности при сжатии, выражается в кгс/см2. Таблица по показателям прочности:

Марка бетона полностью зависит от количественного соотношения цемента в составе раствора. При этом принято считать, что чем больше количество, тем выше марка и, в обратном порядке.

Грамотно вычислить количество ингредиентов материала можно с помощью специального калькулятора.

Определяют крепость еще и по цементным классам. Их разделяют для легких и тяжелых составов, а также по уровням крупности. Для расчета составов и пропорций применяют формулы, а для быстроты подсчета есть автоматические калькуляторы. Средняя прочность с коэффициентом крепости n = 0,136 и обеспеченностью t = 0,96 зависит от класса и формула для вычисления: Вb = Rb х0,778 или Rb = Вb / 0,778.

Нормативные данные

Прочность бетона на растяжение при изгибе, на сжатие и др. определяется ГОСТом 10180—90. К основным контрольным характеристикам состава относят:

  • Нормативные данные сопротивления (Rbn) с вероятностью 95% и обеспеченностью 0,95 или растяжению (Rbtn).
  • Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (смятию). Имеет следующее соотношение, что для первой конечной характеристики обеспеченности Rb составляет — 0,997, а для второй граничное значение Rbser — 0,96.

Как рассчитывать?

Крепость обуславливается многочисленными факторами, но первоочередно зависит от цементной марки Rц и обстоятельств застывания. Учитывая, что качество заполнителей для бетона соответствует запросам, описанным в ГОСТ 10268–80, то прочность материала, зависимая от марки и В/Ц, выражается формулой: Rб = ARц (Ц/В — 0,5), где:

  • Rб — бетонная крепость за 28 сут., МПа;
  • А — показатель, зависящий от наполнителей и их качества;
  • Rц — марка;
  • Ц/В — соотношение цемента и воды в составе (цифра, противоположная В/Ц).

Динамика набора прочности тяжелого бетона: n = 100 * (lg (n) / lg (28)), где n — день, на который желательно определить крепость цемента (но не меньше 3 дней). При обстоятельствах застывания, отличающихся от обычных, особенно по температурным режимам, нужно знать, что уменьшение температуры способствует торможению твердения, а повышение — ускорению. При показателях 10 градусов по Цельсию, спустя 7 сут. цемент будет иметь крепость 40—50%, а при 5 °C — 31—34%. При отрицательных температурах бетоны без специальных добавок вовсе не крепнут.

Граничная высота сжатой зоны (абсолютная или относительная) — показатель (х) предельной прочности бетона, уже перед разрушением.

Формула для вычисления

Чтобы провести расчет прочности бетона на растяжение при изгибе применяют формулу: Rи = 0,1 • P • L / b • h2, где: L — расстояние между балками; Р — масса суммарной нагрузки и к ней добавляется вес бетона; h — высота и b — ширина балки по сечению. Обозначается сокращенно — Btb, и плюсуют число в диапазоне от 0,4 до 8. Прочность на растяжение высчитывают так: Rbt = 0,233 х R2. Показатели растяжения и изгиба существенно меньше, чем способность бетона выносить нагрузки.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector