Випробування бетону на міцність лаборатоних випробування зразків бетону, руйнують і неруйнівні
Міцність бетону - це одна з основних технічних характеристик даного матеріалу визначає його можливість витримувати механічні та хімічні навантаження.
Що визначає міцність бетону, в чому важливість даної характеристики
Бетон є одним з основних матеріалів при будівництві практично всіх типів будівель та споруд - житлових, промислових, адміністративних і т. Д. В залежності від того, які завдання стоять перед будівельниками, які вимоги закладені в проекті, які чинники впливають на успішну експлуатацію будівлі, залежать і вимоги до бетону. Різні марки використовуються для заливки фундаменту і стін, для житлових будинків і гідротехнічних споруд. А саме марка і визначає міцність матеріалу.
Тому міцність є найбільш важливим параметром бетону, від якого залежать його експлуатаційні та фізико-хімічні властивості, відповідно і експлуатаційні якості будівельних конструкцій в цілому. Знання та облік даної характеристики дозволяє точно підібрати марку бетону, уникнути таких неприємних наслідків як поява тріщин, деформації, передчасні руйнування з необхідність реставрації або капітального ремонту, а то і повного руйнування будівлі. Міцність бетону в обов'язковому порядку визначається забудовником перед здачею будинку в експлуатацію.
Методи визначення міцності бетону
Для визначення міцності матеріалу необхідний відбір зразків для проведення лабораторної перевірки за допомогою спеціальної апаратури. Ці перевірки регламентовані діючими стандартами, прийнятими для певних видів бетону.
Визначити міцність бетону можна і без відбору зразків, провівши всі необхідні дослідження безпосередньо на будівельному майданчику. Це проводиться при контролі міцності зведених будівельних конструкцій.
У першому випадку відбувається повне руйнування проби бетону - зразка виготовленого з випробуваної суміші. Зразок може бути взятий і з будівельної конструкції шляхом буріння.
При руйнує методикою зразки піддаються впливу преса з безперервним збільшенням навантаження. При досягненні критичного параметра навантаження зразок руйнується, параметр фіксується і використовується для розрахунку фактичного показника міцності.
Контроль руйнівним методом визнаний найбільш точним для визначення міцності матеріалу. Таким чином, визначається міцність на стиск і дана процедура, відповідно до вимог СНиП, є обов'язковою при прийманні будівлі.
При контролі міцності неруйнівними методами немає необхідності в відборі зразків. Для цього використовуються різні прилади та інструменти дозволяють провести контроль міцності бетонної конструкції шляхом:
- часткового руйнування;
- ультразвукового дослідження;
- додатки ударного навантаження.
Розглянемо більш докладно кожну з методик неруйнівного контролю.
Дана технологія передбачає обмежений вплив на поверхню будівельної конструкції з незначним її пошкодженням. При цьому визначаються наступні випробування міцності:
- На відрив - клейова фіксація сталевого диска і подальший відрив з додатком певних зусиль. Сила, необхідна для руйнування поверхні фіксується для подальшого визначення міцності матеріалу.
- Сколювання - ковзне ударну дію на ребро бетонної конструкції. Фіксується сила удару достатня для відколювання невеликого шматка матеріалу.
- Відрив зі сколюванням - найбільш точна з усіх методик часткового руйнування. На поверхні будівельної конструкції кріпляться анкерні пристрої, і визначається сила необхідна для їх відриву.
Методики ударного типу засновані на застосуванні механічних ударних впливів до будівельної конструкції. Тут так само існує три основні методи:
- Ударний імпульс - заснований на фіксації сили удару і необхідної для цього енергії.
- Пружний відскік - завмер величини відскоку ударного елементу від поверхні будівельної конструкції.
- Пластична деформація - додаток силового навантаження кульковими або дисковими штампами на певну ділянку. Навантаження може бути ударної або шляхом механічного тиску. Далі, для розрахунку фактичної міцності, береться сила удару і розмір отриманого відбитка.
Ультразвукове дослідження бетону на міцність
Дослідження ультразвуком проводиться за допомогою спеціальної апаратури. Прилади випромінюють ультразвукові хвилі і фіксують швидкість їх проходження крізь бетонну поверхню. На підставі швидкості проходження через різні шари визначаються їх фактичні показники міцності. Це основна перевага даного методу, недоліком ж є помітний відсоток похибки при розрахунках.
Фактори, що впливають на міцність бетону
Бетон утворюється в результаті хімічної взаємодії спеціальної суміші з водою. При цьому свою міцність він отримує в міру випаровування вологи і застигання в заданій при заливці формі. Різні зовнішні і внутрішні чинники можуть впливати на швидкість хімічних реакцій і, відповідно, на міцність бетону.
Перелічимо основні чинники, які надають помітний вплив на міцність отриманого матеріалу:
- Співвідношення цементу з піском і ін. Матеріалами в бетонної суміші.
- Показник активності цементу.
- Баланс води і цементу в бетонній розчині.
- Показники якості і параметри наповнення бетону.
- Якість змішування компонентів суміші.
- Час застигання бетонного розчину
- Характеристика ущільнення.
- Температура і вологість зовнішнього середовища.
- Використання повторного вібрування.
Коротко зупинимося на кожному з факторів. Активність цементу безпосередньо впливає на міцність отриманого матеріалу - чим вона вища, тим більшу міцність набуває бетон. Відповідно при малій активності бетон втрачає в міцності і якості.
Бетон пов'язує не більше 15-25% води входить в його склад, що зумовлює важливість такого фактора як співвідношення води і цементу при застиганні бетонної суміші. Для полегшення укладання бетону в форми в суміші знаходиться від 40 до 70% води. Вся зайва волога є причиною утворення пір в матеріалі і, відповідно, до зменшення показників міцності. Співвідношення води і цементу - В / Ц безпосередньо впливає на міцність в зворотному прогресії - чим вище співвідношення В / Ц, тим нижче міцність і навпаки.
Пісок і щебінь містять глинисті і органічні наповнювачі, негативно впливають на міцність бетону. Безпосередній вплив надає і розмір матеріалів суміші - великі фракції щебеню і піску збільшують міцність бетону, дрібні - зменшують. Грає роль і шорсткість зерен щебеню, чим вона вища - тим краще зчеплення з цементними сполучними і, відповідно, вище міцність отриманого матеріалу.
Перемішування і вібрація впливають на щільність бетонного розчину і, як наслідок, на його міцність. Щільність і міцність матеріалу взаємопов'язані - чим щільніше розташовані частинки будівельного матеріалу, тим вище і міцність всієї конструкції.
І, нарешті, умови зовнішнього середовища і час затвердіння матеріалу. Найбільш оптимальними для затвердіння вважаються:
- Температура повітря - від 15 до 20 ° С.
- Вологість повітря - 90 - 100%.
В таких умовах міцність швидко зростає і підвищується час його затвердіння. Далі, поступово, міцність продовжує збільшуватися, і цей процес триває до повного випаровування вологи або до замерзання.
Підвищення міцності бетону з плином часу - через 7 і 28 днів
Процес затвердіння і придбання кінцевої міцності триває 28 днів при точному дотриманні технології. Існує наступна закономірність:
- 3-й день - бетон набуває 30% міцності.
- 7-й день - від 60 до 80% міцності.
- 28-й день - максимальна міцність.
Чинний ГОСТ рекомендує саме в вищевказані дні проводити випробування зразків на міцність.
Виведена наступна формула визначення міцності матеріалу в залежності від того, скільки часу йде застигання:
Rb (n) = Rb (28) lgn / lg28,
де Rb - міцність матеріалу;
n - кількість днів
lg - десятковий логарифм віку матеріалу.
Дана формула дає лише приблизний показник міцності. При цьому необхідно врахувати, що діє вона лише для матеріалу, чий термін застигання становить не менше трьох днів.
Марка міцності бетону
Це основний показник визначає межу міцності на стиск в кілограм-сили на кв. см. Має буквене і цифрове позначення. Першою йде буква М, потім усереднений показник міцності - М100, М200 і т. Д. Даний показник складає (в кгс / см2) для марок бетону:
- М100 - 98,23
- М150 - від 130,96 до 163,71
- М200 - 196,45
- М250 - 261,93
- М300 - 294,68 - 327,42
- М350 - 327,42 - 360,18
- М400 - 392,9
- М450 - 458,39
- М500 - 523,87
Як вже говорили вище марка і, відповідно, міцність матеріалу залежать від співвідношення цементу. Чим більше даного матеріалу в суміші - тим міцність на стиск і навпаки, чим менше, тим менші показники міцності демонструє бетон.
Сфера застосування основних марок бетону
Головною прочностной характеристикою є міцність матеріалу при додатку зусиль стиснення, що визначено маркою. Кожна марка використовується для вирішення певних завдань, наведемо найбільш поширену сферу застосування: