Zkoušení pevnosti betonu je velmi důležitý soubor opatření, díky kterému je možné stanovit a kontrolovat nejdůležitější ukazatel materiálu, na kterém závisí spolehlivost a životnost konstrukce a budovy. Pevnost je hlavní technickou charakteristikou betonu, která se bere v úvahu při navrhování, výpočtech při vytváření výrobků a konstrukci konstrukcí různých typů.
Pevnost betonu je označena značkou – písmenem M a číslem, které udává maximální hmotnost v kilogramech na centimetr čtvereční, kterou testovaná směs po úplném vytvrdnutí vydrží. Pevnost lze vyjádřit i třídou – písmeno B a čísla označující maximální kompresní tlak, který materiál vydrží bez jakékoli destrukce.
Stanovení pevnosti betonu podle třídy a třídy se provádí v přísném souladu s regulačními dokumenty – GOST 22690-88, 28570, stejně jako 18105-2010 a 10180-2010. Tyto normy upravují postup a metodiku provádění zkoušek a výzkumu a pravidla zpracování výsledků. Pouze certifikované organizace mohou provádět kontroly a vydávat příslušné dokumenty.
Co ovlivňuje sílu
Před studiem metod pro stanovení pevnosti betonu je nutné pochopit, co ovlivňuje tento ukazatel a jaké faktory mohou negativně ovlivnit vlastnosti tvrzeného kamene. Je třeba také připomenout, že betonová směs vytvrzená na staveništi může v laboratorních podmínkách vykazovat zcela jiné vlastnosti.
Při použití cementu stejné kvality a plniv se stejnými technickými vlastnostmi může být pevnost betonu ovlivněna faktory, které nesouvisejí se samotným materiálem.
- Podmínky a doba přepravy směsi (pokud není roztok připraven na staveništi, ale v továrně).
- Způsob ukládání betonu do bednění.
- Tvar a rozměry konstrukce.
- Prostředí – vlhkost, teplota vzduchu po celou dobu tuhnutí roztoku.
- Typ napjatého stavu.
- Správná péče o tvrdnoucí monolit po nalití.
Zpravidla se kvalita směsi výrazně zhoršuje a vlastnosti se snižují v případech nedodržení norem a pravidel pro práci s betonem.
- Výdej namíchané směsi ne v mixéru.
- Překročení povolené doby jízdy.
- Nedostatek zhutnění pomocí pěchů/vibrátorů při nalévání roztoku.
- Velmi nízká/vysoká teplota vzduchu při práci, větru nebo dešti.
- Nedostatek optimálních podmínek vytvrzování po zalití do bednění.
V důsledku nesprávné přepravy nebo nedodržení pracovních podmínek může betonová směs ztuhnout a delaminovat a ztratit pohyblivost. Při absenci zhutnění zůstávají v tloušťce kamene vzduchové bubliny, které snižují kvalitu. Při okolní teplotě +10-25 stupňů a vysoké vlhkosti získá beton během 7-15 dnů po nalití 70% své konstrukční pevnosti. V opačném případě se termíny prodlouží, monolit se může zdeformovat a vykazovat nižší pevnost.
Továrny na železobetonové výrobky často používají napařování nebo úpravu konstrukcí v autoklávu, aby se zkrátila doba potřebná k tomu, aby beton získal pevnost. Tento proces obvykle trvá 8-12 hodin, ale tento způsob nelze v podmínkách staveniště realizovat.
Ke zkoušení betonu na pevnost a shodu s konstrukčními charakteristikami se používá celá řada metod a metod. Patří sem laboratorní testování vzorků, nepřímé a nedestruktivní přímé metody atd.
- Vady povrchu kamene.
- Nerovnoměrné složení roztoku.
- Obsah vlhkosti materiálu.
- Výztuž betonového monolitu.
- Olejování, koroze, karbonizace vnější vrstvy.
- Poruchy v provozu výzkumných přístrojů – nízké nabití baterie, selhání dílů atd.
Nejinformativnější metodou je zkoušení betonu odebráním vzorků z tloušťky monolitu a jejich následným zkoumáním. V tomto případě je možné odstranit chyby, ale pracnost a vysoká cena metody nepřispívají k její popularitě.
Nejčastěji se beton testuje na pevnost pomocí přístrojů k měření charakteristik, které přímo souvisejí s pevností – síla odlamování/trhání, tvrdost, vlnová délka atd. Dále se pro výpočty používají speciální vzorce.
Požadavky na ověření
Většina zákazníků dává přednost provádění zkoušek pomocí nedestruktivních metod sledování pevnosti betonu. Existují speciální zařízení, která vám umožní rychle a efektivně určit požadované indikátory bez vrtání, vyřezávání vzorků, vrtání atd.
Jakékoli měření pevnosti betonu zahrnuje tři hlavní ukazatele: náklady na zařízení, přesnost získaných výsledků a složitost implementace. Nejdražší jsou jádrové zkoušky pomocí laboratorního lisu a také třískování. Levnější metody ultrazvuku, elastický odskok, plastická deformace, rázový pulz. Doporučuje se je používat až po stanovení kalibračního vztahu mezi zvolenou nepřímou charakteristikou a skutečnou pevností.
Je třeba mít na paměti, že parametry řešení se mohou značně lišit od těch, na kterých je založena kalibrační závislost. Pro stanovení spolehlivé pevnosti betonového kamene v tlaku se provádí povinná kontrola kostek na lisu, případně se zjišťuje odtahová síla se štípáním. Pokud se od této operace upustí, mohou být zjištěny významné chyby v kontrole a hodnocení úrovně pevnosti (od 15 % do 75 %).
Nepřímé metody se nejlépe používají k posouzení technického stavu konstrukce, když je nutné najít oblasti materiálové heterogenity. V tomto případě kontrolní pravidla umožňují použití nepřesného relativního ukazatele.
Jak určit pevnost betonu
Stanovení pevnosti betonu se provádí pomocí tří hlavních zkušebních metod: destruktivní, stejně jako nedestruktivní nepřímé a přímé. Všechny umožňují s různou přesností sledovat a vyhodnocovat skutečnou pevnost betonového kamene v laboratoři, na stavbách nebo v hotových konstrukcích.
Destruktivní metody
Tato metoda je poměrně pracná: z hotové (již nalité a plně zpevněné) konstrukce se vyříznou vzorky, které se následně zničí v lisu. Po dokončení každého testu se zaznamenají získané hodnoty maximálních kompresních sil a provede se statistické zpracování.
Metoda zaručuje objektivitu získaných výsledků, ale často není vhodná pro konkrétní podmínky z důvodu pracnosti, vysoké ceny a lokálních defektů v konstrukci/budově. Ve výrobních podmínkách se beton zkoumá pomocí řady vzorků, které byly připraveny z pracovní betonové směsi v souladu s GOST 10180-2012. Válce nebo kostky jsou udržovány v podmínkách co nejbližších skutečným, poté jsou testovány na lisu.
Nedestruktivní linie
Tato skupina metod zahrnuje testování materiálu bez nutnosti poškození konstrukce. K mechanické interakci mezi zařízením a povrchem dochází při prostém trhání, při trhání třískou nebo při procesu vylamování hrany.
Při odtrhové zkoušce se na povrch kamene nalepí ocelový kotouč s epoxidovou směsí. Poté se speciálním nástrojem odtrhne spolu s kusem konstrukce (k tomu se používají zařízení PIV, GPNV-5, POS-50MG4). Výsledná síla se převede na požadovaný ukazatel pomocí speciálních vzorců.
Při odtrhávání třískou není samotné zařízení připevněno k disku, ale přímo do dutiny betonu. Vyvrtají se otvory, nainstalují se do nich listové kotvy, následně se odstraní část materiálu a zaznamená se ničivá síla. K určení indikátoru značky se používají speciální konverzní faktory.
Dělení hran se používá při práci s konstrukcemi s vnějšími rohy – podlahy, nosníky, sloupy a další. Zařízení (nejčastěji je to GPNS-4) se kotvou a hmoždinkou přichytí k jednomu z vyčnívajících segmentů, poté se plynule zatíží. Když dojde k destrukci, zaznamená se síla a hloubka čipu. Poté se síla určí v souladu s hodnotami vzorce (nezbytně bere v úvahu množství plniva v roztoku).
Nedestruktivní nepřímé metody
Tyto metody nezahrnují zavádění jakýchkoli zařízení do samotného těla betonového kamene, instalaci kotev nebo jiné pracně náročné operace. Do této skupiny metod patří: metody elastického odrazu a rázového pulzu, dále ultrazvukový výzkum a metoda plastické deformace.
Ultrazvuková metoda měření pevnosti betonu spočívá v porovnání rychlosti průchodu podélných vln v hotovém monolitu s referenčním vzorkem. Měřicí zařízení UGV-1 je umístěno na rovném povrchu bez deformace a plochy jsou měřeny v přísném souladu s testovacím programem. Všechny přijaté údaje jsou zpracovávány bez zohlednění odlehlých hodnot.
Všechna moderní zařízení mají elektronické databáze pro provádění primárních výpočtů. Při dodržení všech pravidel a předpisů v souladu s GOST 17624-2012 by chyba u tohoto typu výzkumu neměla překročit 5%.
Stanovení pevnosti betonu metodou rázového pulsu zahrnuje využití rázové energie z kovového úderníku ve formě koule na povrchu betonového monolitu. Magnetostrikční nebo piezoelektrické zařízení převádí energii nárazu na elektrický impuls, jehož čas a amplituda mají funkční vztah k úrovni pevnosti betonu.
Před kontrolou třídy a třídy betonu pomocí této metody si musíte zakoupit testovací zařízení. Je poměrně snadno použitelný, kompaktní a poskytuje výsledky v hotové podobě – používají se jednotky měření požadovaného indikátoru.
Pro stanovení pevnosti betonu pomocí reverzního odskoku budete potřebovat skleometr – speciální zařízení pro záznam zpětného pohybu úderníku po dopadu na povrch betonu nebo na kovovou desku přitisknutou k němu. Takto se určuje tvrdost materiálu, která přímo souvisí s jeho pevností.
Metoda plastické deformace měří velikost značky na betonu po dopadu kovovou kuličkou. Získané hodnoty jsou porovnány s referenčním vzorkem. Metoda existuje poměrně dlouho, nejčastěji se k jejímu provedení používá kaškarovské kladivo: do jeho těla je vložena vyměnitelná ocelová tyč se známými a pevnými charakteristikami.
Na povrch monolitu se aplikuje řada úderů. Poté se určí pevnost v souladu s poměrem průměrů výsledných otisků na betonu a tyči.
Závěr
Pro sledování a hodnocení úrovně pevnosti betonu je nejlepší použít nedestruktivní metody výzkumu. Cenově a pracně jsou dostupnější ve srovnání s testováním vzorků v laboratoři.
Aby byly indikátory spolehlivé, je důležité budovat kalibrační závislosti přístrojů, používat správné tabulky a eliminovat všechny faktory, které mohou v té či oné míře zkreslovat výsledky prováděných měření.
Kontroly se začínají provádět ještě před začátkem tvorby betonové směsi. Pro získání vysoce kvalitního výrobku nebo konstrukčního prvku (ve vztahu k monolitickým železobetonovým deskám) je nutné zajistit dodržení následujících podmínek pro technologii pokládky betonové směsi:
Pevnost betonu stanovená technickými podmínkami se vytváří pod vlivem faktorů fyzikálních a chemických vlastností v každé fázi výroby a použití budovy nebo konstrukce:
- příprava jednotlivých komponent k zalití;
- míchání betonové směsi ve specializovaném komplexu;
- nalití připravené betonové směsi pod bednění nebo do formy (u standardních výrobků);
- získání síly po stanovenou dobu;
- během provozu vybudovaného zařízení.
Lhůta pro mezitestování pevnosti betonu je 7 dní po nalití betonové směsi. Během tohoto období dosahuje pevnost asi 70 % pevnosti stanovené pro odpovídající třídu (třídu) betonu v návrhovém stáří. Po 28 dnech od data výroby betonu je dosaženo 100% pevnosti. Ve skutečnosti však nárůst pevnosti pokračuje několik desetiletí a po uplynutí standardní životnosti následuje rychlá destrukce.
Co ovlivňuje třídu přiřazenou k betonu
V počáteční fázi výroby, před zahájením procesu lití, odborný technolog vybere složení betonu, určí poměr složek směsi, který tvoří parametry hotového výrobku nebo struktury. Možnosti moderních zařízení na míchání betonu umožňují vytvořit složení betonové směsi nastavením počátečních charakteristik na počítačové jednotce. Poté systém vybere požadovaný obsah komponent v závislosti na podmínkách zadaných operátorem.
V souladu s požadavky GOST 10180-2010 je výrobce povinen zajistit testování betonu. K produktům je přiložen dokument potvrzující kvalitu s následujícími informacemi:
- název a podrobnosti o společnosti, která beton vyrobila a dodala;
- datum a čas odeslání;
- druh materiálu, symbol třídy;
- konstrukční třída podle pevnostních charakteristik nebo požadované pevnosti;
- variační koeficient pevnosti betonu;
- zpracovatelnost (mobilita) betonové směsi;
- třída mrazuvzdornosti;
- třída voděodolnosti;
- přidané přísady (změkčovadla, urychlovače, odpuzovače vody, nemrznoucí směsi);
- číslo betonové směsi;
- ukazatele životaschopnosti;
- složení frakcí kameniva.
Zkoušejí se zkušební vzorky odebrané z litého betonu. Při zkoumání vzorků se zaznamenávají rozdíly s hotovými výrobky v důsledku vlivu následujících faktorů:
- časový interval od smíchání roztoku do nalití do formy;
- vibrační dopad na litý materiál;
- rovnoměrné plnění objemu;
- teplota vzduchu;
- možné odchylky v poměrech vody a cementu (poměr voda-cement) při provádění prací ve výrobě.
Pro získání přesných výsledků může být nutné odebrat vzorky přímo na staveništi. Vzorky jsou označeny a doručeny do laboratoře. Zkoušky se provádějí i přímo na stavbě.
Vlastnosti klasifikace metod zkoušení pevnosti betonu
Moderní normy umožňují testování pevnostních charakteristik betonu pomocí destruktivních a nedestruktivních metod. Získané hodnoty, zaznamenané přístroji na základě výsledků zkušebních postupů, jsou porovnány s hodnotami stanovenými současnými normami.
Destruktivní metody
Testování betonu na pevnost destruktivními metodami zahrnuje určení síly, při které dojde k destrukci. V tomto případě jsou na vzorek aplikovány následující typy zatížení:
Vzorky se odebírají z odlévaných výrobků a ze směsi používané při lití prvků. K aplikaci zátěže se používají speciální hydraulické lisy, které zaznamenávají aplikovanou sílu přístroji až do zničení zkušebního vzorku.
Pro eliminaci vlivu náhodných faktorů a případných chyb se testuje kontrolní dávka vzorků, po které se zobrazí průměrná hodnota ukazatele.
Nedestruktivní metody
Složení nedestruktivních metod zkoušení betonu zahrnuje použití přímých a nepřímých metod, které umožňují určit vlastnosti výrobků bez úplného zničení výrobků nebo konstrukcí.
Přímé
Přímé metody zahrnují testování pomocí následujících technologií:
- pomocí vzorků jádra odebraných z betonových konstrukcí nebo kostek vyrobených při pokládce betonové směsi se připravený vzorek vloží do hydraulického lisu, zatíží až do úplné destrukce a zaznamená se maximální zatížení na tlakoměru. Tato metoda je náročná na práci.
- vytržením kotevních upevňovacích prvků se při odštípnutí betonu odstraní kotva zapuštěná do stavební konstrukce, měření síly při destrukci materiálu potřebného k vytažení; Složitost techniky je vysvětlena potřebou vyvrtat díru a utáhnout kotvu. Tuto metodu nelze použít pro prvky malé tloušťky;
- odtržením kovového kotouče se na povrch zkušebního vzorku přilepí kovová destička kruhového tvaru; po odtržení disku se velikost konečné síly zaznamenané během ničení betonu držícího kov vydělí plochou desky a koreluje s referenční hodnotou; Metoda se používá pro železobetonové výrobky, které vyžadují vyztužení. V Rusku se používají poměrně zřídka, kvůli problému s upevněním kovových disků epoxidovými lepidly při teplotách vzduchu pod nulou;
- Odštípnutím hran součásti se používají ke kontrole charakteristik výrobků lineární konfigurace (příčníkové bloky, nosníky, spojovací prvky atd.).
Uvedené metody jsou založeny na mechanické aplikaci zatížení s měřením síly k překonání odporu materiálu.
Nepřímé
Nepřímé metody zkoušení pevnosti betonu zahrnují následující kontrolní opatření:
- ultrazvukové zkoušení, rychlost průchodu ultrazvukového signálu betonem je ovlivněna hustotou, resp. pevnostními charakteristikami materiálu, které se zohledňují při průchodu nebo povrchové sondáži. Výsledky jsou dokumentovány protokolem, jehož podobu určují platné předpisy; jsou nutné další výpočty a konstrukce odstupňovaného vztahu;
- rázový puls se provádí úderníkem na betonový povrch, měří se nárazová energie a její změna v okamžiku kontaktu s materiálem; proces je poměrně jednoduchý, ale neposkytuje vysokou přesnost;
- metoda elastického odskoku se provádí pomocí Schmidtova skleometru (kladiva), který určuje pevnost svou závislostí na odrazových charakteristikách úderníka při nárazu na beton;
- plastická deformace je další metoda, která zahrnuje aplikaci rázového zatížení; použitým nástrojem je Kashkarovovo kladivo; v místě dopadu položte listy papíru s vloženým uhlíkovým papírem; pevnostní charakteristika je určena plochou výsledného tisku ve srovnání s referenčními hodnotami; málo používané pro nedostatek objektivity.
Uvedené nepřímé metody zahrnují použití specializovaných měřicích přístrojů, ověřených předepsaným způsobem.
Jiné typy testů
Současné stavební normy kromě pevnosti počítají s nutností provést některé další testy, které hodnotí následující ukazatele betonových materiálů:
- stupeň karbonizace;
- průměr a umístění výztužných prvků v železobetonovém prvku;
- měření parametrů ochranné vrstvy;
- povrchová vlhkost;
- hustota složení.
Na provádění těchto prací se podílejí zkušební laboratoře, které prošly příslušnou akreditací. Poskytuje také stanovení charakteristik odolnosti proti vodě a vlhkosti, což ukazuje na výkonnostní vlastnosti betonových konstrukcí.
Zkoušení betonu na vodotěsnost
Voděodolnost označuje schopnost betonu absorbovat vlhkost, když je do materiálu vstřikována kapalina pod tlakem během testování. Pro testování se odebírají obrobky ve formě válců o průměru 15 cm nebo krychlové vzorky se stejnou výškou hrany.
Naplánovány jsou tyto aktivity:
- použití techniky „mokrých míst“;
- stanovení koeficientu filtrace a hloubky pronikání vlhkosti do obrobku při tlakovém vstřikování;
- rychlý test vzduchotěsnosti.
Možnost provádění kontrol závisí na technickém vybavení laboratoře.
Stanovení parametrů mrazuvzdornosti
Potřeba betonu pro splnění ukazatelů mrazuvzdornosti je vysvětlena klimatickými podmínkami většiny ruských regionů. Hodnota této charakteristiky je ovlivněna hustotou betonové směsi a absencí pórů umožňujících pronikání vlhkosti.
Zkouška zahrnuje měření pevnosti betonu před a po zmrazení a následném rozmrazení vzorků v laboratorních podmínkách s porovnáním získaných výsledků.
Vlastnosti značkovacích směsí a hotových betonových výrobků
Značku betonu lze chápat podle označení uvedených v průvodní dokumentaci k výrobkům. Postup dekódování je snazší studovat na konkrétním příkladu. Jako součást „BST V15 P4 F150 W6“ uvedené symboly označují následující parametry:
- BST označuje typ roztoku (těžký); zkratky BSM a BSL znamenají jemnozrnnou a lehkou betonovou směs;
- B odpovídá třídě pevnosti MPa;
- P znamená stupeň zpracovatelnosti (pohyblivý); přítomnost písmen Ж a Р označuje tvrdou nebo rozlévající se směs;
- F mrazuvzdornost; zmrazený a vlhkostí nasycený materiál neztratí pevnost po specifikovaných cyklických změnách teplotních podmínek z negativních na pozitivní;
- W hodnota voděodolnosti; hodnoty jsou uváděny v rozmezí od 2 do 20, což odpovídá maximálnímu tlaku vody v MPa? 10 -1, při kterém materiál neabsorbuje vlhkost.
Výrobce a akreditovaná laboratoř, která zkoušky provedla, jsou odpovědní za spolehlivost vlastností, kterým odpovídá třída (třída) betonu podle předloženého značení.
Poskytnuté metody sledování pevnosti betonu umožňují kontrolovat kvalitu výsledného materiálu, aby bylo zajištěno dosažení požadovaných výkonnostních charakteristik. Koneckonců, životy lidí závisí na celistvosti betonových konstrukcí.
