На первый взгляд, бетон является тяжелым и прочным материалом, способным выдержать безграничные нагрузки. На самом деле, это не так – бетон имеет ограничения по нагрузкам на сжатие, изгиб, разрыв. Способность того или иного бетона выдерживать нагрузки, определяют по его марке и классу. Как испытывают бетоны, чем отличается класс от марки, и о многом другом будет рассказано ниже.
Что такое прочность бетона на сжатие
Характеристика обозначает способность образца материала нормированных размеров, сопротивляться приложенной нагрузке. Заготовка может быть отлита из жидкой смеси или вынута специальным способом из готового изделия. Проверяют бетон на сжатие и неразрушающими методами контроля.
Усилие, прилагаемое к испытуемому образцу, определяет марку бетона. Она обозначается буквой «М» с числовым кодом (М75, М100, М150, М200 и далее), который отображает усредненное значение прочности в кгс/см². Показатель является средним, потому что значения допустимой нагрузки, прилагаемой к нескольким образцам одного и того же бетона, могут различаться. Например, у бетона М100, они могут оказаться в пределах от 95 до 105 кгс/см².
Более точным показателем прочности на сжатие является класс бетона. Он обозначается буквой «В» и выражается в МПа. Например, образец бетона класса В15 начнет разрушаться, если к нему будет приложена нагрузка, превышающая 15 МПа, при этом, его марка будет обозначена М200.
Оба показателя прочности бетона различаются точностью значений – марка показывает приблизительное значение, набираемое смесью за 28 суток сушки, а класс указывает точное значение прочности на сжатие, гарантированное на 95%.
Необходимость появления класса бетона обусловлена тем, что при проведении точных расчетов сложных конструкций, применение марки могло привести к ошибкам. Например, значения настоящих показателей могли оказаться меньше, чем у полученных при расчетах.
Проверка прочности образца бетона на сжатие
Факторы, влияющие на прочность бетона
Существует ряд параметров, от которых зависят показатели прочности бетона и конструкций из него.
- Марка цемента. Чем она выше, тем большей прочностью будет обладать бетон.
- Качество заполнителя. Лучшее сцепление между его частицами и цементом повышает прочность монолита.
- Правильность замешивания. Тщательное выполнение этой технологической операции улучшает качество конечного продукта.
- Правильность укладки смеси – непрерывность работы обеспечивает высокое качество материала.
- Качество уплотнения. Применение вибропрессования дает лучший результат по сравнению с другими способами.
- «Возраст» конструкции или монолита – чем дольше бетон существует, тем большую прочность он набирает.
Прочность бетона на сжатие в значительной мере зависит от атмосферы, в которой он затвердевает. Лучший вариант – влажное темное место, закрытое от воздействия прямых солнечных лучей. Если залитую конструкцию или элемент оставить в сухой, горячей среде, то из-за разности скорости высыхания наружных и внутренних слоев, полученный бетон потрескается и будет низкосортным. Попытка заливки монолита при отрицательных температурах приведет к замерзанию воды в смеси, и остановке процесса набора прочности материалом.
Нормативные документы, регулирующие испытания бетонов по прочности на сжатие
Существуют межгосударственные и внутрироссийские госстандарты, нормирующие все процессы, связанные с определением прочности бетонов на сжатие.
- ГОСТ 10180-2012 – регулирует методы проверки с применением контрольных монолитных образцов.
- ГОСТ 28570-2019 – определяет способы испытаний проб, изъятых из готовой продукции.
- ГОСТ 22690-2015 – описывает процессы проверки прочности на сжатие с применением механических методов неразрушающего контроля.
- ГОСТ 17624-2021 – используется при определении прочности на сжатие ультразвуковым методом.
Все государственные стандарты применяются добровольно, но возможные значительные отклонения от параметров, указанных в них, могут закрыть продукции выход на рынок.
Нормативный документ
Способы проверки прочности бетона на сжатие
Нормируются два способа проведения исследований – разрушающий и неразрушающий. Второй вариант включает в себя две методики – проверка механическим воздействием, которая в некоторых случаях допускает частичное разрушение, и ультразвуковое исследование бетонной толщи.
Разрушающий метод
Метод применяют в лабораторных условиях, на специальных стендах, способных создать значительную нагрузку, прилагаемую к испытуемому образцу. Заготовки для проведения анализа подготавливают двумя способами – создают монолит из обычной смеси или вынимают пробу из готового изделия:
- Подготавливают пробу из обычной смеси – в эталонную емкость заливают состав и утрамбовывают его. Через сутки образец вынимают и сушат при нормальных условиях в течение 28 суток.
- Из средней части готового изделия, вдалеке от арматуры и края, вынимают пробу определенных габаритов. Затем из вынутой части подготавливают образец с необходимыми размерами.
Перед началом проверки, подготовленные образцы осматривают, измеряют, и при обнаружении несоответствия ГОСТу, выбраковывают.
Пробы, подходящие для испытаний, подвергают проверке по несложной методике:
- образец устанавливают в центр рабочего стола стенда;
- плотно прижимают верхнюю плиту пресса к испытуемому элементу;
- проверив правильность установки, включают давление, нарастающее со скоростью 0,4-0,8 МПа/сек.
Испытания проводят для нескольких образцов, чтобы снизить вероятную погрешность измерений. Итоговый результат определяют как среднее арифметическое из значений испытаний всех участвующих образцов, их должно быть не менее двух.
Проверка прочности на сжатие разрушающим методом на стенде
Неразрушающий механический метод
Проверка прочности бетона на сжатие без полной деформации образца производится по двум методикам – ударное воздействие и частичное разрушение.
По первой методике проверяют тремя способами:
- Применение удара – специальным молотком в выбранную точку наносится удар, энергия которого фиксируется как динамическая нагрузка.
- Упругий отскок – боек ударной установки отскакивает на величину, которую отсчитывают по шкале, входящей в состав прибора.
- Пластическая деформация – на испытуемый участок воздействуют особой аппаратурой, глубина отпечатков которой указывает на уровень прочности бетона.
Вторая методика включает также три способа проверки, каждый из которых допускает частичное разрушение образца:
- Скол – к выбранному ребру заготовки прикладывается скользящая нагрузка для того, чтобы отколоть его часть.
- Отрыв – специальным клеем, в центре заготовки, к ее поверхности приклеивают калиброванный диск из металла, который потом отрывают.
- Скол с отрывом – на образце закрепляют специальный анкер, который также отрывают.
Во всех трех способах, по значению усилия, которое привело к сколу или отрыву, судят о прочности испытуемой заготовки.
Описание прибора для метода упругого отскока и его варианты
Ультразвуковой метод
Проверка прочности бетона на сжатие с помощью прибора, генерирующего ультразвуковую волну, проводится двумя методами.
- Сквозное сканирование – прибор устанавливают так, чтобы прозвучивание шло поперек проверяемой конструкции. Для этого датчики прибора устанавливают с противоположных сторон испытуемой детали.
- Поверхностное исследование – применяют для прозвучивания плоских, ребристых, пустотных плит и стеновых панелей.
Сквозное исследование каждого участка допускается проводить один раз, при поверхностном испытании проводят не менее 2-х измерений.
Результаты испытаний оформляются в соответствии с приложением к ГОСТ 17624-2021. В нем указывают место, на котором проводилось исследование, и полученное значение прочности бетона. Затем фиксируется среднее значение прочности бетона по конструкции, и по итоговым результатам присваивается класс материала.
Более подробно об испытаниях бетона по прочности на сжатие с помощью ультразвуковой волны можно посмотреть здесь:
Заключение
Следует отметить, что прочность бетона на сжатие является главным показателем его качества. Именно по проверке материала на сжимающее усилие, ему присваивается класс прочности.
