Stanovení pevnosti betonu: metody stanovení, GOST

Při kontrole konstrukcí, konstrukcí a budov je povinným krokem stanovení pevnosti betonu. Na této hodnotě přímo závisí bezpečnost a životnost jakékoli konstrukce vyrobené z betonu nebo jednotlivých prvků stavebních konstrukcí.

Znáte-li pevnostní vlastnosti betonu, můžete se vyhnout řadě problémů a zabránit zhoršení výkonnosti budov a jejich předčasnému zničení. Stanovení pevnostní třídy betonu je navíc nevyhnutelným postupem při uvádění stavby do provozu.

Na čem závisí síla?

Beton získává pevnost v důsledku chemických procesů probíhajících při interakci betonové směsi s vodou. Současně může rychlost chemických reakcí pod vlivem určitých faktorů zrychlit nebo zpomalit, což přímo ovlivňuje pevnostní charakteristiky konečného produktu.

Mezi hlavní technologické faktory patří:

• rozměry a tvar konstrukce;
• koeficient smršťování betonu při lití;
• stupeň aktivity cementu;
• procento kapacity v cementové směsi;
• poměry v použitém roztoku cementu a vody;
• druhy a kvalita použitých plniv a správnost jejich míchání;
• stupeň zhutnění;
• doba vytvrzování roztoku;
• podmínky, za kterých dochází k vytvrzování: indikátory vlhkosti a teploty;
• aplikace opakované vibrace;
• podmínky pro přepravu roztoku;
• péče o monolitickou strukturu po nalití.

Každé z těchto kritérií určuje pevnost betonu a spolehlivost konstrukcí nebo jednotlivých konstrukčních prvků z něj postavených.

Pevnostní charakteristiky betonu se mohou zhoršit, pokud jsou porušeny výrobní technologie. Příklady hrubých porušení zahrnují překročení přípustné doby přepravy betonové směsi, nezhutnění a pěchování při lití a další.

Druhy pevnosti betonu

Chcete-li přesně určit pevnost betonu, musíte vědět, co to je:

• design Předpokládá plné zatížení konkrétní třídy betonu. Hodnotu lze získat stanovením pevnosti pomocí kontrolních vzorků. Vzorky podléhají testování s přirozenou expozicí po dobu 28 dnů;
• normalizované. Hodnoty jsou určeny podle regulačních dokumentů a GOST;
• požadovaný. Jsou akceptovány minimální hodnoty povolené zatíženími uvedenými v projektové dokumentaci. Takové hodnoty lze získat pouze ve specializovaných stavebních laboratořích;
• aktuální. Hodnota se získá během testování. Počet musí být alespoň 70 % návrhové hodnoty. Síla tohoto typu je popouštění;
• svlékání Označuje, kdy lze konstrukce nebo zkušební kusy zbourat bez deformace.

Obvykle v prvních 7-15 dnech, při optimální vlhkosti a teplotě 15-25, dosahuje beton pevnosti až 70%. Pokud tyto podmínky nebudou splněny, lhůty se přiměřeně prodlouží.

Obvykle mluvíme o pevnosti, tento pojem znamená krychlovou pevnost v tlaku. Profesionální betonáři však musí specifikovat následující vlastnosti:

• pro kompresi. Základem značení je zde krychlová pevnost získaná testováním vzorků na lisu. Stanovení pevnosti betonu v tlaku pomocí krychlových a 28 dnů starých vzorků se považuje za referenční. Poměrně často se však zkoušky betonu provádějí také 7. den po nalití;
• ohýbat se. Zpravidla se počítá při projektových pracích;
• pro axiální napětí. V laboratorních podmínkách je poměrně obtížné vytvořit požadované zatížení pro vzorek, takže konstruktéři používají specifické hodnoty zavedené v konstrukčních ústavech;
• přenos Udává pevnost v okamžiku tlaku, kdy se napětí výztuže přenáší na beton. Hodnota je uvedena v technické a projektové dokumentaci.

Spolehlivost konstrukcí vyrobených z materiálu závisí na tom, jak přesně je vypočtena pevnost. Proto je ve výpočtech důležitý každý vypočítaný ukazatel.

Jaké požadavky na kontrolu ukládá GOST?

Kvalita betonu je kontrolována na pevnost jak samotnými výrobci, tak regulačními orgány, které se řídí požadavky GOST. Metodiku testování a postup zpracování získaných výsledků upravují GOST 22690-88, 10180-2012, 18105-2010, 7473-2010, 13015-2003, 17621-87, 27006-86, 28570.

Tyto normy platí pro všechny druhy betonu a jasně definují pravidla pro zkoušení pomocí všech existujících metod a posuzování pevnosti. Hlavní normalizované a kontrolované hodnoty při kontrolách jsou:

• pevnost v tlaku v konstrukcích nebo vybraných vzorcích. Označuje se písmenem B, definovaným ve třídách;
• axiální pevnost v tahu (Bt) – je stanovena třída;
• voděodolnost (W) – určuje se jakost betonu;
• mrazuvzdornost (F) – počítá se stupeň;
• průměrná hustota (D) – počítá se ve známkách.

Testy se provádějí různými metodami a zkoumají se vzorky vyříznuté z monolitu nebo čerstvě nalité o ploše 100 až 900 cm². Vzdálenost od okraje konstrukce a mezi kontrolovanými místy a počet měření jsou jasně upraveny regulačními dokumenty.

Všechny získané hodnoty jsou zaznamenávány do protokolu pro stanovení pevnosti betonu, podle kterého se stanovují pevnostní vlastnosti konstrukcí pro splnění všech současných norem.

Hodnoty pevnosti jsou stanoveny v MPa nebo kgf/cm². Níže je uvedena tabulka pro stanovení pevnosti betonu různých tříd a jakostí.

Jaké testovací metody existují?

Při kontrole již postavených budov a při výrobě stavebních materiálů se používají různé metody pro stanovení pevnosti betonu. Všechny jsou rozděleny do funkčních skupin: destruktivní a nedestruktivní. Ty se provádějí přímými a nepřímými metodami.

Pomocí těchto technik sledujeme a získáváme hodnocení pevnostních charakteristik betonu v již postavených a provozních budovách, na stavbách a v laboratorních podmínkách.

Destruktivní metody

Destruktivní testování zahrnuje řezání nebo řezání vzorků z hotové betonové konstrukce, které jsou následně zničeny ve speciálním lisu. Digitální hodnoty tlakových sil se zaznamenávají po každé testovací události.

Tato metoda vám umožňuje získat spolehlivé informace o vlastnostech materiálu, ale vzhledem k jeho vysoké pracovní náročnosti, vysokým nákladům a tvorbě místní destrukce ve strukturách se používá pouze v extrémních případech.

Ve výrobních podmínkách jsou prováděny kontroly na speciálně připravených sériích vzorků vybraných z pracovní směsi plně v souladu s technickými předpisy a normami. Vzorky válcových nebo kvádrových tvarů jsou uchovávány v prostředí co nejbližším továrním podmínkám, poté jsou testovány na lisu.

Nedestruktivní rovné

Kontrolní ověřovací zkoušky metodou přímého nedestruktivního zkoušení jsou prováděny bez poškození zkoumaných předmětů. Pro mechanický dopad na zkoumanou rovinu se k určení pevnosti betonu používají speciální zařízení, pomocí kterých se provádí interakce:

• odtrhávací metoda. Kotouč z vysokopevnostní oceli je nalepen na monolitický povrch pomocí kompozice na epoxidové bázi. Poté se pomocí speciálních mechanismů disk spolu s betonovým fragmentem odtrhne. Pomocí matematických výpočtů se podmíněné množství úsilí převede na stanovený ukazatel;
• odtrhávací metodou. V tomto případě není zařízení připevněno k disku, ale přímo do dutiny betonového předmětu. Do vyvrtaných otvorů se umístí laločnaté kotvy, načež se odstraní prvek materiálu požadované velikosti. V tomto případě je ustavena destruktivní síla;
• způsob sekání žeber. Aplikuje se na takové konstrukce s přítomností sloupů, podlah a trámů. Zařízení je připevněno k vyčnívající oblasti, zatížení se postupně zvyšuje. Hloubka a síla třísky se určí v okamžiku destrukce, poté se pomocí vzorce vypočte požadovaná pevnost.

Mechanické metody pro stanovení pevnosti betonu se nepoužívají, pokud je tloušťka ochranné vrstvy menší než 20 mm. To platí zejména pro techniku ​​štípání.

Nedestruktivní nepřímé

Při takových zkouškách je pevnost stanovena bez zavádění zkušebních zařízení do tělesa konstrukce. V tomto případě se používají následující metody:

• ultrazvukové vyšetření. Zařízení se instaluje na rovný, nepoškozený povrch a každá plocha je postupně zakroužkována podle předem sestaveného programu. Pomocí ultrazvukové metody se získávají indikátory pevnosti porovnáním rychlosti vln v referenčním vzorku a hotové konstrukci;
• metoda šokového pulzu. Zde se používá Schmidtovo kladivo, které naráží na povrch betonu a zaznamenává energii generovanou nárazem. Přesnost požadovaných hodnot pomocí techniky rázových pulzů je relativně nízká;
• metoda elastického odskoku. Provádí se skleněným metrem, který měří dráhu úderníku při dopadu na beton;
• metoda plastického odrazu. Spočívá v porovnání velikosti značky vzniklé v důsledku nárazu kovovou kuličkou s referenčním tiskem. V praxi se používá nejčastěji a provádí se kaškarovským kladívkem, v jehož těle je umístěna ocelová tyč.

Hlavní charakteristiky kontroly pevnosti nárazem, trháním a jinými nedestruktivními metodami jsou uvedeny v tabulce.

Závěr

Zkoušky betonu jsou nedílnou fází sledování a stanovení pevnosti materiálu. Ze stávajících výzkumných metod se za nejvhodnější považuje nedestruktivní zkoušení betonu. Metody zahrnuté v této kategorii jsou cenově dostupnější ve vztahu k laboratornímu testování. Pro získání přesných výsledků je však nutné správně sestavit kalibrační závislost přístrojů a také eliminovat všechny faktory, které zkreslují výsledky měření.

Protože se v důsledku heterogenity betonu a dalších náhodných faktorů může skutečná pevnost betonu výrazně lišit od průměrné Rm, jsou do výpočtu zavedeny pevnostní indikátory specifikované s určitou spolehlivostí.

Jako hlavní, základní (řízené) charakteristiky betonu jsou převzaty standardní odolnost proti osovému tlaku hranolů (pevnost hranolu) Rbn se statistickou spolehlivostí 0,95 nebo její zaručená pravděpodobnost spolehlivosti 95 % a standardní odolnost proti osovému tahu Rbtn.

Standardní hodnoty prizmatické pevnosti betonu jsou určeny následujícími závislostmi:

pro těžké (normální), jemné a lehké

Beton třídy B lze tedy interpretovat jako standardní odolnost proti osovému tlaku referenčních krychlových vzorků (krychlová pevnost), na rozdíl od Rbn, který odráží prizmatickou pevnost betonu.

Číselné hodnoty Rhn (zaokrouhlené) v závislosti na třídě betonu podle pevnosti v tlaku jsou uvedeny v tabulce. 1.14.

Standardní odolnost betonu proti osovému tahu v případech, kdy není řízena pevnost betonu v tahu, se bere v závislosti na třídě betonu podle pevnosti v tlaku podle tabulky. 1.14, při kontrole třídy betonu pro osovou pevnost v tahu – rovna zaručené pevnosti (třídě) pro osovou pevnost v tahu.

Návrhová odolnost betonu proti osovému tlaku je stejná jako normová odolnost, ale její zajištění je: pro výpočty podle mezních stavů první skupiny Rb – 0, druhé skupiny Rbser – 997.

Vypočtené únosnosti betonu se stanoví dělením standardních únosností odpovídajícími součiniteli spolehlivosti pro beton v tlaku nebo tahu, přičemž se bere v úvahu možnost snížení skutečné pevnosti ve srovnání se standardními hodnotami, jakož i možný rozdíl v pevnosti betonu v konstrukci od pevnosti ve vzorcích. Tento přístup ke stanovení návrhových odporů, které určují spolehlivost konstrukcí, se nazývá semipravděpodobnostní. Stanovené koeficienty spolehlivosti pro beton jsou brány jako rovné:

pro těžký (běžný), jemnozrnný a lehký beton pod tlakem = 1,3; pod tahem s kontrolou pevnosti = 1,3; bez kontroly pevnosti v tahu = 1,5; pro pórobeton ybc = 1,5; (pevnost pórobetonu v tahu není pod kontrolou).

Výše byly uvedeny součinitele spolehlivosti pro beton při výpočtu konstrukcí pro mezní stavy první skupiny.

Hodnoty vypočtených odporů pro mezní stavy druhé skupiny se tedy číselně rovnají standardním odporům betonu – viz tabulka. 1.14. Je to dáno tím, že nástup mezních stavů druhé skupiny není tak nebezpečný jako první (většinou nedochází k nehodám, katastrofám nebo lidským obětem).

Vyšší hodnoty koeficientů spolehlivosti pro pórobeton jsou způsobeny zvýšenou variabilitou jeho pevnostních vlastností a také zvýšenou citlivostí na technologii výroby výrobků (velký rozdíl mezi pevností betonu v konstrukci a v kontrolních vzorcích).

Jak bylo uvedeno výše, poskytovaná standardní únosnost a návrhová únosnost pro mezní stavy druhé skupiny v každé dávce betonu by neměla být menší než 0,95 a návrhová únosnost pro mezní stavy první skupiny by neměla být menší než 0,997.

Vypočítané únosnosti betonu pro mezní stavy první skupiny Rb a Rhr by měly být vynásobeny koeficienty provozních podmínek betonu s přihlédnutím k charakteristikám vlastností betonu, době trvání zatížení a jeho vícenásobné opakovatelnosti, podmínkám a fázi provozu konstrukce, způsobu její výroby, rozměrům průřezů atd.

Vypočtené únosnosti betonu pro mezní stavy druhé skupiny se zadávají do výpočtu s koeficientem pracovních podmínek, kromě případů, kdy je výpočet proveden pro působení vícenásobných opakovaných zatížení.

Číselné hodnoty návrhových únosností (zaokrouhlené) v závislosti na třídě betonu podle pevnosti v tlaku a osové pevnosti v tahu pro mezní stavy první a druhé skupiny jsou uvedeny v tabulce. 1.14 a 1.16.

Vypočtené únosnosti betonu pro mezní stavy první skupiny (viz tab. 1.15 a 1.16) by měly být v určitých případech násobeny součiniteli pracovních podmínek.

Uvedené koeficienty zohledňují především změnu vlastností betonu, diskutovanou v části 1.1.2. Níže jsou uvedeny koeficienty a podmínky, za kterých je nutné je zohlednit.

1) – zohledňuje pokles pevnosti betonu při působení opakovaného zatížení; Číselné hodnoty lze převzít z tabulky. 1.18; zohledněno při výpočtu odolnosti a tvorby trhlin;

2) ub2 zohledňuje dobu působení zatížení, tj. rozdíl mezi krátkodobou a dlouhodobou odolností betonu, a také vliv nárůstu pevnosti betonu v čase:

a) při zohlednění stálých, dlouhodobých a krátkodobých zatížení, s výjimkou krátkodobých zatížení, jejichž celková doba trvání během provozu je malá (například zatížení jeřáby; zatížení dopravními prostředky; zatížení větrem; zatížení vznikající při výrobě, přepravě a stavbě atd.), jakož i při zohlednění zvláštních zatížení způsobených deformacemi sesedání a bobtnání, podobných těžkých zemin u přírodního ztvrdlého betonu za provozních podmínek konstrukcí, které jsou příznivé pro zvýšení pevnosti betonu (například pod vodou, ve vlhké půdě nebo při vlhkosti okolního vzduchu nad 75 %) = 1.00; v ostatních případech = 0,90; pro pórobeton a pórobeton bez ohledu na provozní podmínky = 0,85;

b) při zohlednění v uvažované kombinaci krátkodobá krátkodobá zatížení (jejichž celková doba trvání je krátká – viz výše) nebo zvláštní zatížení, jiná než uvedená v odstavci 2a, pro všechny druhy betonu a bez ohledu na provozní podmínky. = 1,10; koeficient se bere v úvahu při výpočtu pevnosti; Pokud je při zohlednění zvláštních zatížení zaveden dodatečný koeficient provozních podmínek v souladu s pokyny příslušných regulačních dokumentů (například při zohlednění seismického zatížení), měl by být přijat. = 1,00;

3) yb3 — bere v úvahu změnu hustoty a pevnosti betonu podél výšky svisle betonovaných prvků; číselné hodnoty se berou pro výšku betonové vrstvy větší než 1,5 m pro beton: těžký, jemnozrnný a lehký ub3 = 0,85; buněčný a porézní ub3 = 0,80;

4) Уb4 zohledňuje vliv dvouosého komplexního napěťového stavu tlak-tah na pevnost betonu; číselná hodnota koeficientu je určena vzorcem (5.48);

5) ub5 – zohledňuje zvýšený vliv defektů (dutin, podhuštění atd.) v malých úsecích; při betonáži monolitických betonových pilířů a železobetonových sloupů s největší velikostí průřezu menší než 300 mm = 0,85;

6) ub6 zohledňuje vliv střídavého zmrazování a rozmrazování na pevnost betonu; Číselné hodnoty koeficientu jsou převzaty z tabulky. 1.21;

7) ub7 – zohledňuje pokles pevnosti betonu při dlouhodobém ohřevu na teplotu asi 50 °C v suchém horkém klimatu; při provozu konstrukcí nechráněných před slunečním zářením v klimatické podoblasti = 0,85;

8) уЬ8 — bere v úvahu krátké trvání procesu předběžného stlačení a snížené ztráty předpětí při výpočtu pevnosti ve fázi stlačení: pro konstrukce z lehkého betonu s drátěnou výztuží = 1.25; pro konstrukce z jiných druhů betonu se stejnou výztuží = 1.10; pro lehké betonové konstrukce s prutovou výztuží = 1.35; pro konstrukce z jiných druhů betonu se stejnou výztuží = 1.20;

9) ub9 – zohledňuje nedokonalost stávajících metod posuzování nepružných vlastností betonu v nevyztužených konstrukcích

10) ub10 – zohledňuje zvýšenou křehkost vysokopevnostního betonu;

11) ub11 – zohledňuje vliv vlhkosti pórobetonu na jeho pevnost;

12) yb12 — bere v úvahu související podmínky příčné expanze betonu ve švu při monolitování spojů (omezení uložená navazujícími konstrukcemi); pokud je tloušťka spoje prefabrikovaných prvků menší než 1/5 nejmenší velikosti průřezu prvku a menší než 100 mm = 1,15.

Pro určité typy lehkého betonu je přípustné akceptovat jiné hodnoty návrhové odolnosti, dohodnuté stanoveným způsobem.

Pro beton na hlinitanovém cementu a pórobeton jsou standardní a vypočtené pevnosti v tahu sníženy o 30 % oproti hodnotám uvedeným v tabulce. 1.14 a 1.15.

Počáteční modul pružnosti betonu Eb v tlaku a tahu je převzat z tabulky. 1.18 a 1.19. Pro betony pracující za podmínek střídavého zmrazování a rozmrazování by se hodnoty Eb uvedené v těchto tabulkách měly vynásobit koeficientem yb6.

Pro konstrukce nechráněné před slunečním zářením, určené pro použití v klimatické podoblasti IVA podle SNiP 2-01, hodnoty Eh jsou uvedeny v tabulce. 01 a 82 je třeba vynásobit koeficientem 1.18.

lehký beton se stanoví s přihlédnutím k objemové vlhkosti podle vzorce D + 10w, kde hodnota w se bere jako: pro lehký beton třídy B10 a nižší = 15 %; pro pórobeton stejných tříd = 20 %; pro lehký beton třídy B12,5 a vyšší = 10 %.