Какие существуют методы испытания бетона по ГОСТ

От качества бетона зависит прочность и надежность возводимой конструкции. Его стойкость к деформации, нагрузке, отрицательной температуре и влаге проверяют на нескольких этапах – от приготовления раствора до набора нормативной прочности. Испытания проводят в специализированных лабораториях и на строительной площадке.

Основные исследуемые характеристики

На прочность бетонной конструкции влияет множество факторов, начиная от качества компонентов смеси и заканчивая условиями твердения. Важны характеристики вяжущего вещества (цемента), заполнителей, водоцементное соотношение. Товарная бетонная смесь проходит исследование в лаборатории по характеристикам, описанным ГОСТ 10181-2014. Образцы испытываются по показателям:

• удобоукладываемость;
• пористость;
• средняя плотность;
• расслаиваемость;
• температура.

Строители на площадке ориентируются на два параметра – удобоукладываемость и температура. Основные исследования прочности проводятся спустя 28 дней, после созревания бетона. Он испытывается на сжатие, растяжение и изгиб, а также подвергается механическому воздействию. Правила контроля определяет ГОСТ 18105-2018, а методы описывает ГОСТ 10180-2012.

Испытания на прочность: классификация методов

Класс прочности бетона – это минимальное давление, которое он выдерживает без деформации. Кроме основного показателя в лабораториях проводят исследование других характеристик. Контрольные образцы для анализа получают двумя способами:

1. Выпиливают из готовой конструкции. В этом случае выбираются места, удаленные от стыков и краев, пустоты заливают бетоном такой же марки. Испытание качества проходят бетонные и железобетонные, монолитные и сборно-монолитные конструкции.
2. Из контрольной партии бетона отбирают образцы, заливают их в формы, а по достижении проектного возраста, подвергают испытаниям.

Контроль осуществляется разрушающими и неразрушающими методами. В первом случае на образцы оказывается постепенно возрастающее давление, пока оно не достигнет разрушающего предела. Данные опытов собираются и анализируются для достоверного определения прочности.

Разрушающие методы

Для каждого способа определения прочности выбирается форма и размеры образца:

• на сжатие – куб и цилиндр;
• на осевое растяжение – квадратная призма и цилиндр;
• растяжение при изгибе – квадратная призма.

Допускается несколько размеров образцов, но базовым для любых испытаний считается куб или призма 150×150 мм. Важно, чтобы их поверхность не имела повреждений.

Наиболее точные сведения получают при исследовании материалов, созревающих в специальных формах (куба, призмы или цилиндра) на строительной площадке. После твердения их передают в лабораторию.

Испытание проводится с помощью гидравлического пресса. Образцы устанавливают на опорной плите и подвергаются нагрузке с постоянно нарастающей величиной. При растяжении давление прикладывается к середине призмы, при сжатии – ко всей поверхности стороны куба. После разрушения их осматривают. Если фрагменты имеют крупные зерна заполнителя, раковины, комки глины или другие дефекты, то не учитываются в общем анализе.

Разрушающий метод контроля является обязательным условием использования бетона на строительном объекте.

Неразрушающие методы

Преимуществом неразрушающего контроля является сохранение целостности конструкции. Применяемые методы не требуют особых затрат, они нетрудоемкие и дают достоверный результат. Исследования проводятся в эксплуатируемом сооружении, на стройплощадке или в лаборатории. Неразрушающие методы делятся на две группы: прямые и косвенные. При работе проводится механическое воздействие на бетон: удары, сколы, вдавливание, отрыв. Условия их проведения и оформление результатов регулирует ГОСТ 22690-2015.

Прямые методы

Способы прямого контроля условно относятся к неразрушающим. Они требуют локального повреждения монолита, но дают достоверный результат.

Отрыв металлических дисков

Для проведения испытаний металлический диск приклеивают на поверхность бетона за 3-24 часа до проверки. Предварительно удаляют поверхностный слой на глубину до 1 мм. К диску крепят прибор, фиксирующий усилие, которое необходимо для отрывания его от бетона. Результатом является отношение максимального усилия к площади проекции диска. Метод подходит для любых конструкций, но применяется редко.

Вырыв анкера со скалыванием

С помощью прибора фиксируется сила, приложения для вырывания анкера с частью бетона. Для испытания анкерное устройство закладывается в конструкцию предварительно или под него сверлится отверстие. Метод не подходит для конструкций с плотным армированием и тонкими стенками.

Скалывание ребра конструкции

К месту проведения проверки предъявляется несколько требований: не должно быть повреждений, трещин или наплывов более 5 мм. Измеряется усилие необходимое для скола. Способ рекомендован для линейных конструкций  — свай, колонн, балок.

Косвенные методы

К группе относятся способы, определяющие прочность по зависимости между косвенной характеристикой (результатом измерения) и величиной, определенной разрушающим методом.

Ультразвуковой контроль

Специальным прибором измеряется скорость распространения ультразвука в бетоне. По этому значению на основании градуировочной зависимости выясняется прочность материала. Метод позволяет выявить внутренние дефекты: полости, неоднородную структуру. Существует поверхностный и сквозной способ прозвучивания. Первый вариант более распространен. Согласно ГОСТ 17624-2021 база прибора для поверхностного анализа должна быть не меньше 120 мм.

Ударно-импульсный

Оценкой прочности является величина ударного импульса, направленная на поверхность бетона. Проверка выполняются различными моделями молотка Шмидта. Усовершенствованный вариант, измеритель ИПС-МГ4, включает электронный блок и склерометр. Проверка выполняется на этапе твердения и в проектном возрасте. Метод прост, не зависит от состава бетона, но данные поступают о слое до 50 мм.

Упругого отскока

Испытание проводится с использованием склерометра. Это прибор цилиндрической формы, имеющий боек и индикаторную стрелку со шкалой. Склерометр перпендикулярно приставляют к конструкции и нажимают на него. Результат определяют по приложенному графику зависимости показаний от расчетной прочности. Граница измерений – 5-50 МПа. Наиболее простой и быстрый способ исследования.

Пластической деформации

Способ заключается в изучении отпечатка, оставленного металлическим шариком в головке молотка Кашкарова. К недостаткам метода относят явные повреждения на поверхности монолита.

Прочностные характеристики бетона напрямую связаны с его устойчивостью к морозу и воде. В сложных климатических условиях исследование и нормирование этих параметров является обязательным.

Определение морозостойкости

Марка бетона по этому параметру показывает его устойчивость к многократным циклам замораживания и оттаивания. Испытание проводится базовыми и ускоренными методами. Образцы насыщаются водой или 5%-ным раствором хлорида натрия. Затем они помещаются в морозильные  камеры с температурой от -18°C до -50°C. Далее они быстро размораживаются. Циклы повторяются, пока образец не потеряет первоначальные свойства. Используются кубы с ребром 100 или 150 мм.

Для легких бетонов время замораживания увеличивают на 0,5-1,5 ч.

В протокол заносится количество циклов, при которых прочность бетона сохраняется. Исследования регулирует ГОСТ 10060-2012, он определяет 13 марок морозостойкости от F25 до F1000.

Определение водонепроницаемости

От марки водонепроницаемости зависит морозостойкость и общая прочность бетонной конструкции. Показатель определяют в лаборатории с помощью цилиндров диаметром 150 мм или кубов с таким же ребром. В процессе испытания на их нижний торец подается вода под давлением, с постепенным увеличением напора. Проверка заканчивается, когда на верхней стороне появляется мокрое пятно.

Маркой водонепроницаемости называют максимальное значение давления воды, при котором образец оставался сухим. Характеристику обозначают буквой W. Существует 10 марок от W2 до W20. Метод «мокрого пятна» и другие способы контроля водонепроницаемости обозначены в ГОСТ 12730.5-2018.

ИТОГ

Различные методы испытания бетона на прочность позволяют контролировать его качество на начальном этапе строительстве и при эксплуатации сооружения. По отчетам специализированных лабораторий проверяется соответствие материала проектным расчетам.