Прочность бетона на сжатие несомненно основная характеристика, от которой зависят эксплуатационные свойства монолитных железобетонных конструкций. В зависимости от прочности устанавливается класс бетона, а также могут быть спрогнозированы с достаточной точностью другие характеристики бетона – морозостойкость, водонепроницаемость, модуль упругости и еще некоторые. Говоря о прочности бетона подразумевают способность бетона противостоять механическим воздействиям. На сегодняшний день наиболее актуальны неразрушающие методы определения прочности бетона на сжатие, методики применения для которых устанавливаются по ГОСТ 18105, ГОСТ 22690 и ГОСТ 17624.

Ниже мы рассмотрим основные неразрушающие методы, применяемые специалистами ГБУ «ЦЭИИС» для определения прочности бетона в монолитных конструкциях.

Ультразвуковой метод определения прочности бетона на сжатие

Ультразвуковой метод применяют для определения прочности бетона в промежуточном и проектном (как правило, 28-суточном) возрасте и возрасте, превышающем проектный при обследовании конструкций.

Измерения в бетоне проводят методами сквозного или поверхностного прозвучивания. Определение прочности бетона монолитных конструкций в основном проводят методом поверхностного прозвучивания.

Ультразвуковые измерения проводят приборами, предназначенными для измерения времени и скорости распространения ультразвука в бетоне, аттестованными и поверенными в установленном порядке. Наиболее распространенные на сегодняшний день приборы для определения прочности бетона ультразвуковым методом это приборы отечественного производства, такие как «УК1401», «УКС МГ4», «Пульсар 2.2» и т.д

При поверхностном прозвучивании размер базы измерительного прибора должен быть не менее 120 и не более 200 мм, а в зоне контакта ультразвуковых преобразователей с поверхностью бетона не должно быть раковин и воздушных пор глубиной более 3 мм и диаметром более 6 мм, а также выступов высотой более 0,5 мм. Поверхность бетона должна быть очищена от пыли и шероховатостей вода. Следует отметить, что далеко не всегда поверхность конструкций имеет требуемые параметры и в этом случае возникает необходимость подготовки поверхности при помощи абразивных материалов.

При построении градуировочной зависимости по результатам параллельных испытаний ультразвуковым методом и методом отрыва со скалыванием или испытаний образцов, отобранных из конструкций, на подлежащих испытанию конструкциях или их зонах предварительно проводят ультразвуковые измерения и определяют участки с минимальным и максимальным косвенными показателями. Затем выбирают не менее 12 участков, включая участки, в которых значение косвенного показателя максимальное, минимальное и имеет промежуточные значения.
После испытания ультразвуковым методом эти участки испытывают методом отрыва со скалыванием по ГОСТ 22690 или отбирают из них образцы для испытания по ГОСТ 28570.

Возраст бетона отдельных участков не должен отличаться более чем на 25% среднего возраста бетона зоны конструкции или группы конструкций, подлежащей контролю. Возраст отдельных участков конструкции не учитывают, если градуировочную зависимость устанавливают для конструкций, возраст которых превышает два месяца.
Порядок проведения работ:

На каждом участке определяют положение арматуры, а затем ультразвуковым прибором проводят не менее двух измерений косвенного показателя. Прозвучивание проводят в двух взаимно перпендикулярных направлениях под углом примерно 45° к направлению арматуры, параллельно или перпендикулярно к ней. При прозвучивании в направлении, параллельном арматуре, линию прозвучивания располагают между арматурными стержнями (рисунок 1).

1 – положение прибора при испытании; 2 – расположение арматуры

Отклонение отдельных результатов измерений скорости или времени распространения ультразвука на каждом участке от среднего арифметического значения результатов измерений для данного участка не должно превышать 2%. Результаты измерений, не удовлетворяющие этому условию, не учитывают при вычислении среднеарифметического значения скорости (времени) распространения ультразвука для данного участка.
Градуировочную зависимость устанавливают по единичным значениям косвенного показателя и прочности бетона. За единичное значение косвенного показателя принимают среднее значение косвенных показателей на участке. За единичное значение прочности бетона принимают прочность бетона участка, определенную методом отрыва со скалыванием или испытанием отобранных образцов.

Метод упругого отскока, метод ударного импульса

Наиболее популярные приборы отечественных производителей это приборы серии «Оникс» (Оникс 2.5, 2.6), среди импортного производства «молотки Шмидта» (Original Shmidt, Digi Shmidt), Испытания проводят в следующей последовательности:
– прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось перпендикулярно испытуемой поверхности в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
– положение прибора при испытании конструкции относительно горизонтали рекомендуется принимать таким же, как и при испытании при установлении градуировочной зависимости. При другом положении прибора необходимо вносить поправку на показания в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
– фиксируют значение косвенной характеристики в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
– вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции.

Так же, как и для ультразвукового метода, при использовании приборов упругого отскока или ударного импульса необходимо устанавливать градуировочную зависимость между косвенными и прямыми показателями прочности бетона.

Метод отрыва со скалыванием

В ГБУ ЦЭИИС для испытаний бетона методом «отрыва со скалыванием» используются отечественные приборы, такие как «ПОС50МГ4» или «ОНИКС-ОС».

При испытании методом отрыва со скалыванием участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.
Испытания проводят в следующей последовательности:
– в отверстие закрепляют анкерное устройство на глубину, предусмотренную инструкцией по эксплуатации прибора, в зависимости от типа анкерного устройства;
– прибор соединяют с анкерным устройством;
– нагрузку увеличивают со скоростью 1,5-3,0 кН/с;
– фиксируют показание силоизмерителя прибора и величину проскальзывания анкера (разность между фактической глубиной вырыва и глубиной заделки анкерного устройства) с точностью не менее 0,1 мм.
Измеренное значение силы вырыва умножают на поправочный коэффициент , определяемый по формуле

где h – рабочая глубина заделки анкерного устройства, мм;

Δh – величина проскальзывания анкера, мм.

Если наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона от анкерного устройства до границ разрушения по поверхности конструкции отличаются более чем в два раза, а также, если глубина вырыва отличается от глубины заделки анкерного устройства более чем на 5%, то результаты испытаний допускается учитывать только для ориентировочной оценки прочности бетона. Ориентировочные значения прочности бетона не допускается использовать для оценки класса бетона по прочности и построения градуировочных зависимостей. Также результаты испытания не учитывают, если глубина вырыва отличается от глубины заделки анкерного устройства более чем на 10% или была обнажена арматура на расстоянии от анкерного устройства, меньшем, чем глубина его заделки.

Всего за 7 месяцев 2022 года сотрудниками ГБУ «ЦЭИИС» на объектах капитального строительства было проведено более 850 работ по определению фактического класса бетона по прочности на сжатие требованиям проектной документации и техническим регламентам.

Работниками ГБУ «ЦЭИИС» по полученным результатам были подготовлены экспертные заключения, которые в установленном порядке направлены в Мосгосстройнадзор.

Список используемой литературы

– ГОСТ 17624 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности»,

– ГОСТ 22690 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля»,

– ГОСТ 28570 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций».

Источник: ceiis.mos.ru