V souladu s požadavky SNiP je při výstavbě budov a konstrukcí nutné systematicky kontrolovat pevnost betonu. Používají se k tomu různé metody. Podle vlivu na strukturu materiálu se dělí na destruktivní a nedestruktivní.
Destruktivní metody jsou založeny na mechanických zkouškách vedoucích k výraznému porušení struktury betonu (destrukce). Nejběžnější pro ně a povinné při určování průměrné pevnosti v návrhovém věku jsou statické zátěžové zkoušky v souladu s GOST 10180-90. Vzorky jsou většinou speciálně vyrobeny z betonové směsi, ale v případě potřeby je lze navrtat nebo vyříznout z hotového výrobku nebo konstrukce.
Nedestruktivní metody jsou založeny na stanovení pevnosti nepřímými charakteristikami fyzikálních nebo mechanických vlastností, které jsou stanoveny jako výsledek zkoušek, které nezpůsobují významnou změnu ve struktuře betonu. Hlavním účelem těchto metod je kontrola pevnosti betonu přímo v konstrukcích. Nejúčinnější z nich je ultrazvuková metoda (GOST 17624-87).
Nedestruktivní metody se používají spolu s destruktivními metodami nebo místo nich – pro kontrolu pevnosti přenosu a temperování.
Podle stupně zaručení skutečné pevnosti se rozlišují dva způsoby řízení – statistický a nestatistický.
Statistická kontrola na základě poměrně velkého počtu testů. Umožňuje vám zaručit pevnost betonu s přihlédnutím k jeho skutečné rovnoměrnosti, která je charakterizována koeficientem variace pevnosti kv (stanoveno metodami matematické statistiky – kap. I). Metoda umožňuje v případě vysoké homogenity betonu (kv < 13,5%) k získání normovaných hodnot ukazatelů pevnosti betonu při nižších hodnotách jeho skutečné průměrné pevnosti, což vede ke snížení spotřeby cementu nebo zlepšení jiných technických a ekonomických ukazatelů kvality betonu.
Jednotnými statistickými charakteristikami pevnosti betonu jsou jeho třídy pro pevnost v tlaku B, osové napětí Bt a ohybový úsek Btb. Hodnoty těchto tříd betonu stanovené SNiP jsou uvedeny v tabulce. 10.1.
Tabulka 10.1
Klasifikace těžkého betonu podle pevnosti
Jednotné označení tříd
Pevností v tlaku
Podle axiální pevnosti v tahu
Pevnost v tahu v ohybu
B3,5; V 5; B7,5; V 10 HODIN; B12,5; B15; IN 20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60
Nesjednocenými charakteristikami pevnosti betonu při statistické kontrole jsou průměrná (skutečná) pevnost vsázky, průměrná úroveň pevnosti a požadovaná pevnost betonu. Průměrná pevnost vsázky se stanoví metodou uvedenou v odstavcích. 3.2-3.4.
Průměrná úroveň pevnosti odpovídá průměrné statistické hodnotě pevnosti betonu, na kterou je zvoleno jeho jmenovité složení a která je dodržována při jeho výrobě v kontrolovaném období. Průměrná úroveň pevnosti je přiřazena pro každé kontrolované období s přihlédnutím k mezidávkovým změnám pevnosti betonu v předchozím analyzovaném období. Pravidla pro přiřazení průměrné úrovně pevnosti jsou stanovena GOST 18105-86.
Před zahájením výroby betonu, kdy ještě není k dispozici dostatečný počet výsledků zkoušek pro provedení statistické kontroly, lze průměrnou úroveň pevnosti pro těžký a lehký cementový beton určit podle vzorce
kde Bn – normalizovaná hodnota třídy betonu.
Požadovaná pevnost odpovídá minimální dovolené hodnotě průměrné (skutečné) pevnosti betonu, která se zjišťuje při statistické kontrole pevnosti v závislosti na jejím variačním koeficientu v dávce betonu (v dávce prefabrikovaných konstrukcí nebo kontrolovaných sekcích monolitických konstrukcí). – nedestruktivní zkušební metodou). Vypočítá se podle vzorce
kde kd – koeficient požadované pevnosti, stanovený metodou stanovenou GOST 18105-86.
V počátečním období kontroly pro cementový těžký a lehký beton lze požadovanou pevnost zjistit podle vzorce
Nestatické ovládání je založena na testování jedné nebo více sérií kontrolních vzorků nebo jednotlivých produktů a struktur, kdy z těchto testů nelze získat dostatečný počet výsledků pro výpočet statistických charakteristik.
Charakteristikou pevnosti v nestatistické kontrole je průměrná pevnost série vzorků stanovená metodou stanovenou GOST 10180-90. Stejná charakteristika se bere jako jediná hodnota pevnosti, která se bere v úvahu při získávání jejích statických charakteristik. Přechod z třídy betonu na odpovídající průměrnou pevnost stanovenou ve výrobě se standardním variačním koeficientem pevnosti 0,135 pro cementový těžký a lehký beton lze provést podle vzorce
V souladu s GOST 18105-86 není povoleno přijetí betonu porovnáním jeho skutečné pevnosti se standardizovanou pevností bez zohlednění charakteristik stejnoměrnosti pevnosti.
Dávka betonu je přijata, pokud skutečná průměrná pevnost v ní není nižší než požadovaná pevnost, tzn. podmínka splněna.
V laboratorní práci je pevnost betonu hodnocena pomocí různých metod pro její stanovení a s přihlédnutím k ovlivňujícím faktorům: pevnost betonu v tlaku, osové napětí a pevnost v tahu za ohybu pomocí destruktivního zkoušení vzorků, pevnost v tlaku pomocí ultrazvukové pulzní zkušební metody, voda – poměr cementu.
Pevnost betonu v tlaku je nejdůležitější technickou charakteristikou regulovanou současnými regulačními dokumenty: GOST a SNiP. V souladu s praktickými studiemi získává beton 80-85 % značkové pevnosti 28. den po smíchání s vodou.
Okolní teplota by se samozřejmě měla pohybovat v rozmezí 20-25 stupňů Celsia. Maximální možná pevnost betonové konstrukce je dosažena 3-4 roky po nalití.
Hodnocení pevnosti betonu různými metodami
Protože pevnost betonu je nejdůležitější charakteristikou, na které závisí pevnost konstrukce, konstruktéři a technologové vyvinuli a aktivně aplikují následující možnosti testování pevnosti betonu:
- Nedestruktivní metody mechanického řízení. Na základě nepřímého posouzení technických charakteristik získaných metodami: pružný odraz, ráz a oddělování smykem.
- Stanovení pevnosti betonu ultrazvukovou metodou. V tomto případě se používá speciální ultrazvuková jednotka, která „vidí“ zkoušenou konstrukci a určuje pevnost betonu v závislosti na rychlosti šíření ultrazvukových vln.
- Metoda destruktivní kontroly síly. Podle stávajících SNiP je destruktivní testování povinné, když je budova nebo stavba přijata k provozu.
- Nezávislá metoda pro stanovení pevnosti betonu pomocí improvizovaných materiálů a nástrojů: kladivo, dláto a posuvné měřítko.
Uvedené metody mají různou míru přesnosti, která je v mezích chyb.
Stanovení pevnosti betonu nedestruktivními metodami
- Stanovení pevnosti pomocí kladiva Fizdel. Při úderu pracovní částí Fizdelova kladiva se na povrchu betonu, zbaveném cizích látek, vytvoří otisk v podobě otvoru o určitém průměru. Hodnota průměru měřená posuvným měřítkem charakterizuje pevnost betonu. Pro spolehlivost výsledků se provádí 12-15 úderů. Pro výpočet pevnosti se bere průměrný průměr otvoru.
- Stanovení pevnosti pomocí Kashkarovova kladiva. Úder kaškarovským kladivem zanechá na povrchu betonu dva otisky. Jeden otisk zůstává na studovaném objektu, druhý otisk zůstává na standardu (betonová tyč známé pevnosti). Podle poměru průměrů otisků se určí síla kontrolovaného předmětu.
- Pevnost betonu nedestruktivními metodami se stanovuje pomocí: pistole TsNIISK, Schmidtova kladiva a skleometru. Tyto metody jsou založeny na principu pružného odrazu pracovního tělesa od zkoušeného předmětu. Hodnota pevnosti betonu se odhaduje na stupnici přístroje, na kterém se zaznamenávají získaná data.
- Odtržení s čipováním. Pro testování je vybrána plocha v těle, která nemá výztužný pás. Pro testování pevnosti se používají speciální kotevní zařízení, která se zavádějí do tloušťky betonu. Pevnostní posouzení se provádí na stupnici kotevního zařízení.
Stanovení pevnosti betonu pomocí ultrazvuku
Technologie využívá vztah, který existuje mezi rychlostí šíření ultrazvukových pulsů a pevností betonové konstrukce. K implementaci metody je zapotřebí speciální vybavení, sestávající z generátoru ultrazvukových vln, řídicí jednotky a senzorů.
Ultrazvukové vyšetřovací přístroje umožňují kromě pevnosti betonu stanovit vady, stejnoměrnost, modul pružnosti a hustotu tloušťky studovaného předmětu.
Destruktivní metody stanovení pevnosti betonu
V souladu s požadavky aktuálního SP 63.13330.2012 je ověřování konstrukcí destruktivními metodami povinné, vývojáři musí zvolit přijatelnou metodu pro stanovení pevnosti betonu pomocí kontrolních vzorků z následujícího seznamu:
- Kontrola pevnosti, prováděná speciálními lisy, ničící kontrolní vzorky, nalitá do speciálních forem. Podobným způsobem se kontroluje pevnost betonu při popouštění GOST 18105-2010. “Beton. Pravidla pro kontrolu a hodnocení síly.
- Kontrola pevnosti betonu ničením vzorků vyřezaných nebo vyvrtaných z tloušťky zkoušené konstrukce.
- Kontrola pevnosti metodou destrukce vzorků vyrobených přímo na staveništi. Vzhledem k tomu, že doba a podmínky vytvrzování pevnosti vzorků a doba a podmínky vytvrzování pevnosti odlévané konstrukce se výrazně liší, je tato metoda považována za poměrně spolehlivou.
Stanovení pevnosti betonu svépomocí
Více či méně spolehlivé informace o pevnosti litého betonu lze získat bez použití speciálního zařízení. Pro vlastní testování budete potřebovat následující nástroj:
- Zámečnické kladivo s hmotností rázové části 400-600 gramů.
- Třmen s hloubkoměrem.
- Stolní sekáč střední velikosti.
Ukazatelem pevnosti betonu je přitom velikost stopy a hloubka průniku dláta po úderu středně silným kladivem.
- Pokud je stopa po sekáči sotva viditelná, pevnost betonu odpovídá třídě B25.
- Hlubší a viditelnější značka identifikuje beton B15-B25.
- Průnik dláta do těla materiálu o více než 0,5 mm naznačuje, že máme beton třídy B10,
- Průnik dláta do tloušťky betonu o více než 10 mm označuje beton pevnostní třídy B5.
Navzdory skutečnosti, že nezávislá metoda pro stanovení pevnosti betonu je velmi jednoduchá a velmi ekonomická, pevnost materiálu zvláště kritických konstrukcí se nejlépe určuje “vědeckými” metodami, které zahrnují příslušné specialisty vybavené příslušným zařízením.
Třída pevnosti všech druhů betonu
Závěr
Ukazatele značky a třídy betonových materiálů jsou nejdůležitějšími ukazateli jejich odolnosti proti tlaku a axiálnímu tahu. Na rozdíl od vlastností týkajících se odolnosti vůči nízkým teplotám, vlhkosti, jsou brány v úvahu především při nákupu materiálů.
