Методы испытания бетона + семь способов теста прочности

Методы испытания бетона + семь способов теста прочности

Помимо традиционно применяемых испытаний на разлом цилиндра, практикуются также иные – методы испытания бетона. Выбирая методы мониторинга прочности бетона при сжатии, важным видится учёт влияния на процесс. Если одни процессы тестирования допускают работу непосредственно на месте, выполнение других требует времени и обращений к сторонним структурам. Помимо времени, важным критерием видится точность результатов испытаний, определяющая качество бетона.

Традиционный метод испытаний бетона на прочность

Распространённой методикой на контроль прочности монолита бетона считается исследование разломом цилиндра, полученного в полевых условиях. Практика применяется на протяжении более двух веков. Образцы отливают и после твердения тестируют на прочность сжатием по ГОСТ. Обычная работа для лабораторий на различных этапах строительства.

С момента появления метода тестирования разломом цилиндра отмечен целый ряд разработок, направленных на сокращение времени твердения структуры бетона. Например:

  1. Использование обогревающих одеял.
  2. Применение добавок замедлителей парообразования.

Однако многие строительные компании предпочитают придерживаться традиционной практики тестирования, объясняя выбор устоявшейся практикой.

data-full-width-responsive="false">

Методы испытания бетона ГОСТ и ASTM – семь вариантов

Старый метод теста бетона на прочность далеко не самый быстрый и точный. Фактически, кроме теста через залитые цилиндры, существует масса других вариантов тестирования. Рассмотрим семь современных подходов, претендующих на выбор лучшего метода испытаний бетона на прочность.

Метод #1: молоток Шмидта (ASTM C805)

Инструмент молоток Шмидта содержит в составе конструкции стальной молот на пружине и механизм сдерживания. Срабатывание механизма приводит к выбросу стального ударного стержня, соприкасающегося с бетонной поверхностью. Скорость движения от силы пружины постоянна и воспроизводима. Уровень отскока головки относительно стального ударного стержня (или другие значения отскока) измеряется по линейной шкале, составляющей единое целое с корпусом инструмента.

МОЛОТ ШМИДТА

Методы испытания бетона - конструкция на молоток Шмидта
Конструкция на молоток Шмидта: 1 — стальной ударный стержень; 2 — пружина; 3 — американский замок; 4 — корпус; 5 — шкала; 6 — молоток. А — готовность к тесту; B — нажим корпуса к объекту; C — молоток спущен; D — отскок молотка

Плюсы: методика относительно проста для применения, допускает выполнения тестирования непосредственно на месте строительных работ.

Минусы: точность измерений обусловлена предварительной калибровкой на основе проб. Результаты испытаний напрямую обусловлены состоянием поверхности, наличием заполнителя, присутствием арматуры в зоне производства испытания.

Метод #2: Тест на сопротивление внедрению (ASTM C803)

Для того чтобы выполнить испытания на сопротивление внедрения в бетон, специальным механизмом внедряется штифт (зонд) в структуру бетона. Величина силы, полученная в момент внедрения в структуру, плюс величина заглубления — параметры, соотносимые с прочностью тестируемой области бетона.

Плюсы: методика относительно проста для практики применения и допускает выполнение непосредственно на месте.

Минусы: полученные данные во многом связаны состоянием бетонной поверхности. Кроме того, играет роль тип используемой формы и агрегатов. Для получения точных измерений прочности необходимо предварительно калибровать механизм с упором на несколько образцов.

Метод #3: ультразвуковой импульсный метод (ASTM C597)

Этот способ тестирования бетона основан на скорости прохождения импульса ультразвука сквозь структуру бетонной плиты. На основе результата прохождения импульса измеряются параметры:

  • эластичности структуры,
  • сопротивления деформациям,
  • плотности структуры.

Впоследствии измеренные данные характеризуют бетонную структуру по степени прочности.

Плюсы: способ относится к вариантам неразрушающего контроля, допускает также обнаружение дефектов, в частности, трещин и наличия сот в бетонной структуре.

Минусы: на результат сильно влияет наличие арматуры, заполнителей и уровня влаги бетонной структуры. Также для точного тестирования требуется калибровка с учётом нескольких образцов.

Метод #4: испытание бетона на отрыв (ASTM C900)

Основной принцип испытания на сцепление подразумевает вытягивании бетона с помощью металлического стержня, залитого на месте или внедрённого в бетон. Приложенная сила для вытягивания конической формы инструмента является определяющим параметром предела прочности бетонной структуры при сжатии.

СКЛЕРОМЕТРЫ

Методы испытания бетона - инструмент тестирования на отрыв (сцепление)
Таким выглядит один из вариантов конструкции инструмента мониторинга на отрыв (или на сцепление бетонной структуры). Как видно из картинки, применяется успешно и на кирпичных кладках

Плюсы: отмечается простое применение, плюс применение, как на новых, так и на старых бетонных конструкциях.

Минусы: тестирование сопровождается раздавливанием или повреждением бетонной структуры. Для точности результата требуется несколько образцов под испытания в разных зонах бетонной плиты.

Метод #5: колонковое бурение керном (ASTM C42)

Для извлечения пробы из бетонной структуры применяют специальное корончатое сверло. Затем полученные образцы сжимаются машиной контроля прочности монолитного бетона.

Плюсы: более высокая точность по сравнению с образцами, застывшими в полевых условиях. Бетон, который проверяется на прочность, подвергается действительной термической истории и условиям отверждения плиты на месте.

Минусы: относится к методике разрушения целостности структуры бетонного материала. После проведения необходим ремонт места расположения жил. Для получения данных о прочности необходимо обращаться в лабораторию.

Метод #6: сборно-монолитные цилиндры (ASTM C873)

Принцип тестирования предполагает помещение цилиндрических форм в место заливки. Внутрь форм, остающихся внутри плиты, заливается свежий бетон. После затвердевания образцы удаляют и сжимают для определения прочности.

Плюсы: считается более точным вариантом по сравнению с образцами, отверждёнными в полевых условиях. Бетон подвергается тем же условиям отверждения, что и плита на месте, в отличие от образцов, отверждённых в полевых условиях.

Минусы: считается методикой разрушения, требующей нарушения структурной целостности плиты. После проведения места отверстий необходимо ремонтировать. Для получения данных о прочности требуется привлекать лабораторию.

Метод #7: использование беспроводных датчиков зрелости (ASTM C1074)

Этот метод основан на принципе определения прочности бетона напрямую зависящей от температуры гидратации. Перед заливкой смеси в бетонную опалубку, на арматуре закрепляются беспроводные датчики. Данные о температуре собираются датчиком и загружаются на любое интеллектуальное устройство через беспроводное соединение.

DIG HT-225B

Методы испытания бетона - использование беспроводных датчиков
Современная методика испытаний, предполагающая применение специальных беспроводных датчиков, поддерживающих связь с устройством внешнего мира (например, смартфоном с программным обеспечением)

Информация, получаемая через программное приложение, используется для расчёта прочности при сжатии монолитного бетонного элемента на основе уравнения зрелости, используемого программным приложением.

Плюсы: данные о прочности при сжатии получают в режиме реального времени с возможностью периодически обновляемых сведений (обычно15 минут). Получаемые таким способом данные считаются более точными и надёжными, поскольку датчики встроены непосредственно в бетон. То есть сенсоры подвергаются тем же условиям твердения, что и монолитный бетонный элемент. Значительно сокращается время получения результатов. Исключается привлечение лаборатории.

Минусы: требуется однократная калибровка для тестирования каждой пробы для построения кривой графика с применением тестов на разлом цилиндра.

Комбинированные методы испытаний бетона на прочность

Комбинация методов измерения прочности при сжатии иногда используется для обеспечения контроля качества и гарантии качества бетонной конструкции. Комбинированный метод даёт более полный обзор структуры бетонной плиты, позволяя получить данные о прочности, используя более одного метода испытаний.

Также повышается точность данных относительно прочности, поскольку использование нескольких методов помогает учесть влияющие факторы:

  • тип цемента,
  • размер заполнителя,
  • условия отверждения.

Например, возможна комбинация испытания ультразвукового импульсного метода и тестирования молотком Шмидта. Аналогичным образом, при использовании метода тестирования беспроводными датчиками зрелости на стройплощадке, для проверки прочности при сжатии рекомендуется выполнить испытания на разрыв цилиндра. Делается это на 28-й день жизненного цикла бетона для приёмки и подтверждения прочности плиты непосредственно на месте.

Методы испытания бетона на прочность — выбор

Такие тесты, как молоток Шмидта и метод сопротивления пробою, пусть и просты, но считаются менее точными, чем другие методы тестирования. Объясняется это отсутствием исследования центральной области бетонного элемента. Фактически тестируются только условия отверждения непосредственно под поверхностью бетонной плиты.

Ультразвуковой импульсный метод, а также испытание на вытягивание, выполнять сложнее, поскольку процесс калибровки инструмента является длительным и требует большого количества образцов для получения точных данных.

Решение относительно выбора метода тестирования логично принимать исходя из наличия знаний и привычек. Однако точность испытаний и время, необходимое для получения данных о прочности, являются важными факторами. Эти факторы следует обязательно принимать во внимание.

 

Точность выбранной техники может в будущем привести к проблемам с долговечностью и эксплуатационными характеристиками бетонной конструкции. Кроме того, выбор метода, который требует дополнительного времени для получения данных относительно прочности, может отрицательно сказаться на сроках выполнения строительного проекта.

И наоборот, выбор правильного инструмента может оказать положительное влияние на исполнение сроков строительного проекта, позволит завершить проект в рамках бюджета или с экономией средств.


При помощи информации: ForConstructionPros