Испытание образцов бетона на растяжение
Бетон является несущим конструкционным материалом зданий и сооружений. Поэтому его технические характеристики должны соответствовать требованиям нормативных документов – ГОСТ и СНиП. Чтобы проверить соответствие материала заявленной марке проводят испытание бетона на: сжатие, изгиб, растяжение, морозостойкость и ряд других показателей, от которых зависит долговечность и несущая способность бетонных изделий, конструкций и зданий.
По результатам проведенных испытаний составляется специальный документ, так называемый «Паспорт качества материала», официальное название «Документ о качестве бетонной смеси», созданный по результатам лабораторных испытаний бетона на предприятии изготовителе. Это основной официальный документ, которым руководствуются строительные организации при возведении ответственных и специальных бетонных конструкций.
Способы испытания бетона
Бетон как строительный материал подвергают испытаниям как в затвердевшем, так и в незатвердевшем состоянии. При этом цели испытаний разные. В первом случае определяются прочностные и другие эксплуатационные характеристики твердого материала, а во втором случае его технологические показатели: удобоукладываемость, уплотняемость, пластичность и наличие воздуха.
Кроме того различают неразрушающие и разрушающие способы испытания. Рассмотрим виды испытаний бетонного раствора по «ходу» его применения – до схватывания и набора прочности и после схватывания и набора марочной прочности.
Испытание бетона ГОСТ 10181.1-81
Проверка показателей бетона в соответствии с требованиями данного нормативного документа производится лабораториями бетонных заводов сразу после приготовления товарного раствора.
- Осадка конуса. С помощью этого способа определяют неоднородность и консистенцию материала. Эти показатели влияют на удобоукладываемость бетона. Суть метода заключается в заполнении металлического конуса проверяемым бетоном, измерение линейных показателей после снятия оболочки (конуса) и сравнения изменения габаритов полученной «бетонной паски» с табличными значениями.
- Испытание на уплотнение. Данный способ позволяет установить коэффициент уплотнения конкретной партии строительного материала. Для определения данной характеристики используется следующее технологическое оборудование для испытания бетона – аппарат, состоящий из двух мерных емкостей с воронками. В первую воронку заливают проверяемую субстанцию. Воронка имеет клапан, через который раствор стекает во вторую воронку в емкость меньшего объема. Далее проверяемый материал попадает в специальную цилиндрическую форму. Плотность и коэффициент уплотнения раствора находящегося в цилиндрической форме вычисляется математическими способом.
- Испытание на пластичность и изменение формы. В этом случае проверяемый материал заливают в испытательный конус определенных размеров, который устанавливают на специальный опорный столик. Столик имеет возможность при встряхивании опускаться вниз на несколько сантиметров. Далее форму осторожно снимают, а столик опускают. Бетон растекается по его поверхности. Проведя линейные измерения среднего диаметра «растекшийся» формы бетона определяют показатели пластичности проверяемого материала.
- Проверка наличия воздушных пустот в бетонном растворе. Используется два метода. Первый метод – измерение веса образца бетона до и после встряхивания с перемешиванием в пикнометре. Соответственно для оценки наличия воздуха этим способом применяются весьма точные приборы способные определить незначительное отклонение массы. Второй метод – это метод давления. В этом случае применяют специальные воздухомеры, которые показывают содержание воздушных пустот в теле твердого бетона.
Для частных застройщиков, которые имеют дело с бетоном в первый, зачастую в последний раз в жизни, можно порекомендовать следующий контроль качества (испытания) бетона «эмпирическим» методом:
- Цвет. Качественный бетон должен иметь серо-зеленоватую окраску. При этом чем «зеленее» поставленный бетон, тем лучше его качество. Желтый оттенок бетона, является признаком его недостойного качества.
- На поверхности уложенного бетона должно появиться так называемое «цементное молочко». Чем гуще данный материал, тем выше качеством бетона.
- Не должно быть фракций наполнителя непокрытых растром цемента и песка.
- После полного твердения бетона стальной молоток должен со звоном отскакивать от поверхности, оставляя неглубокую вмятину.
Методы испытаний застывшего бетона
Основным типом испытаний бетона, который применяют для всех типов конструкций, является испытания бетона на прочность при сжатии. Этот показатель указывается в маркировке бетона, что характеризует его важность.
Существует два независимых способа испытания на прочность. Это лабораторные испытания бетона на прочность перед отправкой готового материала на объект и проверка прочности конкретного застывшего материала непосредственно на строительной площадке. При этом для особо ответственных сооружений по результатам испытаний составляется протокол испытания бетона на прочность, в котором указываются полученные данные и дата испытания.
Рассмотрим оба способа подробнее. Порядок испытания бетона на прочность лабораторными способами регламентирован требованиями нормативного документа – действующий стандарт ГОСТ 10180-2012. Суть метода проста, и заключается в изготовлении кубических или цилиндрических образцов определенного размера.
Размеры кубиков для испытания бетона также определены требованиями указанного ГОСТ и составляют бетонные элементы с длиной ребра: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров. Цилиндрические образцы для проверки на прочность могут иметь диаметр: 100, 150, 200, 250 и 300 миллиметров.
После заливки образцов и выдержки их в течение определенного времени, с помощью социального пресса осуществляется разрушение образца. При этом фиксируется математическая величина разрушающей силы, которая и характеризует прочность бетона на сжатие. Это очень точный, но не всегда приемлемый метод.
Строительство не может ждать пока образцы бетона схватятся и наберут марочную прочность. Поэтому строительные компании используют в своей практике эмпирические методы испытания бетона на прочность. Данные методы подразделяются на две основные группы: частично разрушающие бетон и неразрушающие бетон.
Технология частичного разрушения является самым достоверным методом и согласно требований нормативных документов обязательна при сдаче здания в эксплуатацию. Техническая суть технологии частичного разрушения заключается в клеевой фиксации специального стального диска на поверхности испытуемой конструкции.
Далее с помощью специального устройства диск отрывается вместе с куском бетона. Величина силы отрыва фиксируется специальным прибором – это и есть значение прочности данной бетонной конструкции.
Определение прочности без разрушения бетона
Среди неразрушающих методов определения значения прочности самым популярным считается ультразвуковое испытание бетона. Метод основан на изменении скорости прохождения ультразвуковых волн через толщу материала.
Современные приборы для ультразвукового исследования бетона, являются «показывающими», то есть при проведении испытания выдают на дисплей показатель прочности в требуемых единицах. Основной недостаток «ультразвуковой» технологии – существенная погрешность измерений.
- Испытание бетона на растяжение и изгиб. Технология проверка аналогична технологии испытания образцов бетона на прочность. Основное отличие проверка на растяжение и изгиб заключается в векторе приложения разрушающей нагрузки. При проверке на прочность образцы «давят» вертикальной нагрузкой, а при проверке на растяжение и изгиб разрушают горизонтальной и «консольной» силой.
- Испытание бетона на морозостойкость. Морозостойкость бетона измеряется в количестве циклов «замораживания-размораживания», которое способна выдержать конструкция до начала разрушения. Данная величина также относится к основным техническим характеристикам, от которой зависит долговечность сооружения. Технология испытания на морозостойкость предусматривает замораживание оттаивание контрольных образцов в лабораторных условиях, после чего проводится сравнительный анализ потери прочности и соответственное определение величины морозостойкости.
Заключение
Для частного строительства малоэтажных зданий и сооружений важно соблюдать гостовские пропорции компонентов бетона и цементно-песчаного раствора. А также приобретать цемент у заслуживающих доверия поставщиков.
Математические и практические расчеты прочности бетона показывают, что при малоэтажном строительстве бетонные конструкции имеют значительный запас прочности на сжатие, растяжение и морозостойкость.
Источник
Свойства бетона и правильность подобранных составляющих трудно определить, зная только параметры и пропорции отдельных наполнителей. Чтобы проверить состав проводят испытание бетона различными способами.
Определяемые качества
Контроль качества бетонных работ имеет множество разнообразных параметров, соответственно есть перечень разных способов и методов испытания раствора.
Виды параметров
Анализируют такие параметры незастывшего раствора:
- консистенцию (время формирования, свойства к заполнению формы, показатель уплотнения);
- пористость;
- плотность;
- качество и пропорции ингредиентов.
Для контроля качества застывшего бетона имеют значение:
- реакция на нагрузку при сжатии, изгибе, растяжении (для проверки используют прессы и др.);
- истираемость;
- плотность;
- объемная масса;
- пористость;
- водопоглощение и водонепроницаемость;
- морозостойкость;
- ползучесть;
- усадка раствора.
Зачем нужен контроль качества. Пробы и образцы
Чтобы проверить качество бетона, делают бетонные пробы и образцы в виде кубиков, цилиндров, балок. Испытания нужны при проектировании раствора для конкретных условий применения, оценки его качества.
Образцы должны создаваться и твердеть в условиях максимально приближенных к рабочей среде бетона. Они должны быть максимально качественными, ровными, утрамбованными. Отклонение в ровности их поверхности на 1 мм дает значительное искажение результата.
Контроль качества бетона осуществляют перед началом строительных работ, перед принятием раствора от производителя, а также при испытании продукции во время производства.
Производители определяются с нужными параметрами незатвердевшего раствора (консистенцией, расслаиванием, качествами при укладке и трамбовке), затвердевшей массы (прочность на сжатие и др.) и сравнивают их с результатами испытания образцов. Характеристики образцов должны соответствовать запроектированным параметрам (допускается отклонение в 3%).
Испытание затвердевшего раствора
Для таких методов берут уже застывшие образцы с минимальным сроком выдержки 28 дней. Если нужно узнать особые качества, срок может меняться.
Испытания на прочность
Испытания на прочность можно разделить на два вида:
- механические, с разрушением бетона;
- механические неразрушающие. Дают возможность повторить манипуляцию на одном и том же образце для того, чтобы изучить изменения свойств материала во времени.
Многие из методов являются лабораторными с применением испытательных прессов и т.д. Некоторые можно осуществить собственноручно, имея соответствующие приборы.
Проверка прочности на сжатие
Испытание на прочность при сжатии определяет марку смеси. Проектируемые характеристики раствора зависят от его прочности и главным образом именно от выдерживания нагрузок на сжатие в конструкции.
В большинстве случаев для этого используют образцы нескольких видов:
- кубики;
- цилиндры;
- призмы.
Бетон заливают в стальные или чугунные кубические, цилиндрические, призменные формы. Для кубиков используют, например, размер 15*15*15 см. Раствор должен хорошо заполнить емкость, смесь тщательно уплотняют доской или применяют вибростол, электрические, пневматические молоты.
Стандартные образцы проверяют на испытательном прессе на 28 суток, дополнительные испытания проводят через 3 и 7 суток. После заливки, форму оставляют на сутки при влажности не меньше 90%, и температуре 14–19°С. Образец кладут в пресс, который производит на кубики давление около 140 кгс/м2. На табло прибора выбивается результат. Такой способ дает показатель с точностью до 3,5 кгс/см2. Нагрузку для всех образцов применяют перпендикулярно к плоскости формования.
Контроль качества при изгибе и растяжении
Значение выдерживания бетона растягивающих нагрузок показывает подверженность раствора растрескиванию. Это важно для железобетона для непрерывности конструкции и предупреждения коррозии арматуры.
Создать прямую растягивающую силу трудно. Поэтому используется изгиб неармированного прямого бруса испытательным прессом. Важным тут является показатель растягивающего напряжения в нижних волокнах испытуемой балки – это предел прочности при изгибе. Более точное значение дает именно изгиб, а не прямое растяжение.
Значение предела прочности на изгиб зависит от параметров балки и условий нагрузки. Есть две системы нагрузки на прессе: центральная (посреди пролета) и симметричная в двух пунктах, создающая стабильный момент изгиба между двумя точками. Последний метод интересен тем, что ним можно определить слабое место балки – трещины образуются именно там, где раствор слабее, необязательно в одном месте как в первом случае.
Метод пластичной деформации, упругого отскока и ударного импульса
При способе пластичной деформации измеряются параметры отпечатка, остающегося на растворе при ударе специальным испытательным молотком (молоток Кашкирова) или после падения стального шарика.
В основе упругого отскока лежит измерение значения обратного отскока испытательного прибора при ударе по бетону – это число отдачи, его показывает стрелка на шкале плунжера или ударного устройства. Для этого используется склерометр Шмидта и его модификации.
При методе ударного импульса регистрируется энергия удара в момент взаимодействия буйка с поверхностью бетона. Для этого используются разные модификации склерометров. Ими можно пользоваться в обычных условиях.
Ультразвук
В первую очередь им проверяется плотность бетона, так как прохождение ультразвуковой волны зависит именно от этого показателя. Зная плотность можно предположить и прочность раствора, хотя эти два показатели необязательно зависят друг от друга. Для этого метода применяется ультразвуковой аппарат.
Отрыв со скалыванием
Это самый точный метод. Недостаток – высокая трудоемкость, невозможность использовать на густоармированных сегментах, частичное повреждение образца. Производится специальными приборами – разновидностью тисков и прессов с вкручиваемыми шурупами, они оснащены электронным табло.
Суть заключается в измерении усилия, прикладываемого прессом для скалывания части бетона или местного разрушения его при вырывании предварительно вкрученного анкерного устройства.
Контроль количества цемента
Силикатные соединения в портландцементе быстрее разрушаются, чем кремнезем в заполнителе, они растворяются в разбавленной соляной кислоте. Так же и кальциевые соединения в цементе и заполнителях (за исключением известняковых составляющих). Учитывая это, применяют метод растворимой окиси кальция.
Образец бетона измельчается под прессом, полученная пыль высушивается и обрабатывается небольшим количеством соляной кислоты, при этом выделяются кремнеземные соединения, содержащиеся в цементе. Оставшийся фильтрат состоит из окиси кальция из заполнителя и цемента. Далее химическими методами вычисляют их пропорции.
Методы контроля незатвердевшего раствора
Они применяются в процессе приготовления или после замешивания раствора.
Метод осадки конуса
Анализом измерения осадки конуса определяют неоднородность и консистенцию смеси номинального состава. Это имеет значение для удобоукладываемости раствора, хотя сама осадка не всегда связана с ней.
Параметры осадки конуса могут означать, например, что количество влаги в заполнителе возросло, а также что изменился его гранулометрический состав или недостаточно песка.
Испытание на уплотнение
Метод осуществляется аппаратом, состоящим из двух емкостей с воронками. В одну осторожно заливают раствор, не утрамбовывая ее, внизу открывается клапан, смесь стекает в другую, меньшую емкость, из нее она попадает в цилиндрическую форму. Математическим путем вычисляется плотность смеси в цилиндре. Таким способом узнают коэффициент уплотнения.
Контроль пластичности и изменение формы
Бетон заливают в испытательный усеченный конус, который помещается на специальный столик, способный при встряхивании опуститься на несколько сантиметров.
Затем форму удаляют, столик толчками опускают – бетонная смесь растекается по нему. Измеряется средний диаметр растекшегося раствора.
Измерение наличия воздуха
Есть три метода измерения наличия воздуха в растворе. Первый метод – весовой. Он очень прост: измеряется вес смеси до и после встряхивания и перемешивания в емкости (пикнометре). Тут применяются очень точные приборы для взвешивания.
Второй – метод давления, его не применяют для смесей с пористыми заполнителями. Тут используются специальные воздухомеры, они показывают процентный состав воздуха. Измеряется уменьшение объема образца при известном давлении, которое создается испытательным прессом или насосом и показывается манометром. Давление повышается – объем воздуха в растворе увеличивается, это понижает уровень воды над образцом. В затвердевшем материале содержание воздуха измеряется на полированных шлифах под микроскопом с подсчетом хорд или воздухомером высокого давления.
Контроль качества «на глаз»
Признаки хорошего бетона:
- нормальная жирность и вязкость;
- однородность;
- цвет хорошего бетона – грязно-серо-зеленоватый или чисто серый. Чем синее (голубее) замешанная смесь, тем она лучше. Желтизна – это признак некачественности, наличия глинистых примесей, шлакодобавок. Основной признак качества – отсутствие желтизны;
- на поверхности бетона должно быть цементное молоко, а не грязная вода. Чем гуще молочко, тем выше марка смеси;
- не должно быть зерен наполнителя, не покрытых раствором;
- чем больше щебня, тем выше марка, но щебень не должен быть слишком крупным;
- хороший твердый раствор напоминает увлажненную пластичную почву;
- обычный молоток должен отскакивать от бетона, оставляя совсем небольшие вмятины или совсем не оставляя следов, но не скалывать застывший бетон при умеренном усилии.
Документы, паспорт качества
По результатам испытаний выдается паспорт качества на проверенный бетон и сертификат. Они создаются на основе госстандартов, их заполненные бланки выдаются на каждую партию товара. Эти документы утверждаются на предприятии. Паспорт выдается производителем бетона на основе испытаний сертифицированными химико-техническими лабораториями. Это основной документ о качестве бетонной смеси.
Оформление паспорта может затянуться, поскольку для него нужно предоставить результаты ряда испытаний в лабораторных условиях. Стандартными будут тесты на:
- прочность на сжатие;
- подвижность;
- водонепроницаемость;
- плотность;
- отпускную влажность;
- морозостойкость.
Если состав будет использоваться в специальных условиях, то проводят и другие испытания. Для оформления паспорта нужны также документы приемо-сдаточных испытаний бетонной смеси, протоколы определения нормируемых показателей, акты испытаний. Заполненный бланк паспорта должен быть скреплен печатью предприятия.
Источник