STANOVENÍ SKUTEČNÉ PEVNOSTI A SKUTEČNÉ TŘÍDY BETONU ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ PŘI KONTROLNÍCH A TECHNICKÝCH PRŮZKUMECH – NPC výhled

Hlavním účelem technické prohlídky budov a staveb je zjištění skutečné kategorie technického stavu nosných konstrukcí, která závisí vč. na jeho nosnosti. Únosnost železobetonové konstrukce je do značné míry dána pevností betonu a na tomto parametru zcela závisí únosnost betonové konstrukce. Velmi důležité místo při stanovení kategorie technického stavu betonových a železobetonových nosných konstrukcí tak zaujímá stanovení pevnosti betonu. Zároveň jsou často prováděny kontroly ve vztahu k objektům během jejich provozu, což často vyžaduje provedení zkoušek s minimálním poškozením a v co nejkratším čase. Také ekonomická situace vyžaduje provádění zkoušek s minimálními vynaloženými materiálovými a časovými prostředky při zajištění spolehlivosti výsledků.

Nejběžnější metody pro stanovení pevnosti betonu jsou rozděleny do tří skupin:

1. Stanovení pevnosti betonu destruktivní metodou – stanovení pevnosti betonu pomocí kontrolních vzorků, tj. zkoušením vzorků vybraných z konstrukcí stanovených GOST 28570-90 [1];
2. Stanovení pevnosti betonu nedestruktivní přímou metodou – mechanické metody zkoušení betonu: trhání s odštěpováním a odlupováním žebra se standardním zkušebním schématem v omezeném rozsahu pevnosti betonu, stanoveným GOST 22690-2015 [2] ;
3. Stanovení pevnosti betonu nedestruktivní nepřímou metodou – mechanické metody zkoušení betonu: metoda elastického odskoku, metoda plastické deformace, metoda rázového impulsu, metoda trhání, zavedená GOST 22690-2015 [2], a také ultrazvuk metoda, zavedená GOST 17624-2012 [3].

V tomto případě jsou pravidla pro sledování a hodnocení pevnosti betonu stanovena GOST 18105-2010 [4], která spojuje všechny výše uvedené metody pro stanovení pevnosti betonu do jediného systému.

GOST 18105-2010 [4] stanovuje čtyři zkušební schémata: A, B, C a D. Z nich jsou v praxi při inspekcích budov a konstrukcí realizovatelná schémata C a D Obě schémata vyžadují při zpracování použití kalibrační závislosti výsledky zkoušek nepřímými metodami, což vyžaduje paralelní zkoušky pomocí přímých nebo destruktivních metod: pro schéma B nejméně 12 částí, pro schéma D alespoň 3 části [2, 3]. Současné normy tedy neumožňují použití pouze nepřímých metod stanovení pevnosti betonu.

S ohledem na výše uvedené, volba optimální metody pro stanovení pevnosti znamená volbu kombinace metod, sestávající z přímé nebo destruktivní metody a nepřímé. Ve většině případů je v praxi kvůli vysokým nákladům na zařízení volba přímé nebo destruktivní metody omezena na přítomnost pouze jednoho zařízení (zařízení pro stanovení pevnosti betonu), zpravidla trhání se třískami jako nejdostupnější z nich a celá volba spočívá v volbě zařízení pro nepřímou metodu. V tomto článku se však budeme zabývat také destruktivními metodami pro stanovení pevnosti betonu.

Uvažujme náklady na potřebné vybavení pro zkoušení betonu různými metodami (viz tabulka 1). Cena zařízení byla získána analýzou nabídky na trhu a odráží pořadí aktuálních cen.

Z výše uvedené tabulky vyplývá, že destruktivní metody zkoušení betonu vyžadují podstatně větší počáteční investice, což tuto metodu velmi prodražuje. Tato metoda nám však umožňuje získat nejspolehlivější údaje o pevnosti betonu v celém rozsahu pevností vč. a protože se testují hluboké vrstvy betonových konstrukcí. Náklady na zařízení pro nedestruktivní přímé metody jsou srovnatelné a lze je přiřadit stejnému cenovému rozpětí, které je výrazně nižší než náklady na zařízení pro destruktivní metody, nicméně tato třída zařízení umožňuje získat data pro konstrukci kalibrace závislosti pro nepřímé metody. Náklady na přístroje pro metody nepřímého měření se výrazně liší v závislosti na konstrukci. Zejména zařízení pro elastický odraz mohou stát až sto tisíc rublů, pokud mají elektronické součástky. Je třeba také poznamenat, že metoda plastické deformace se i přes nízkou cenu zařízení v současné době prakticky nepoužívá.

Důležitým faktorem při volbě metod zkoušení betonu je také čas na nich strávený, který se skládá z času na přípravu zařízení, přípravu zkušebních míst a přímé provádění samotných zkoušek. Je třeba si uvědomit, že při přibližně stejných časových nákladech na provedení jednoho měření pomocí různých nepřímých metod stanovení pevnosti betonu je minimální počet těchto měření pro místo, tzn. k získání síly jednotky se výrazně liší. Minimální počet měření na místě stanovený příslušnými GOST [2, 3] pro různé zkušební metody je uveden v tabulce 2.

Poznámka: vzorky pro destruktivní metodu lze vyrobit z jednoho vzorku betonu, tzn. z jednoho vybraného jádra.

Čas potřebný k provedení testů na místě tedy bude součtem času potřebného k provedení jednoho měření vynásobeného počtem těchto měření. Vzhledem k tomu, že čas na provedení jednoho měření nepřímými metodami se počítá v sekundách, pak i přes významný rozdíl v počtu minimálních požadovaných měření na úsek nebude čas potřebný k provedení testu na úseku jako celku významný a nepřesáhne 10 minut. Výjimkou je metoda plastické deformace, která vyžaduje spíše srovnání velikostí vtisků než jednoduché odečty přístrojů, což, i když ne významně, prodlužuje dobu testu ve srovnání s jinými nepřímými metodami. A je zcela zřejmé, že ultrazvuková metoda by měla být uznána za jasného lídra mezi nepřímými metodami pro zkrácení času stráveného testováním.

Nedestruktivní přímé metody, konkrétně metody trhání s vyštípnutím a vyštípnutí žebra, jsou z hlediska času stráveného na rozměr přibližně na stejné úrovni. Přitom hlavní čas při testování těmito metodami stráví příprava – vyvrtání otvoru a zajištění zařízení samotný test trvá několik minut; Na základě zkušeností s používáním těchto metod lze tvrdit, že testování jednoho úseku vyžaduje od 20 do 40 minut.

Doba potřebná k provedení testu odlupování je dána dobou vytvrzování adhezivní kompozice, která dosahuje 12 hodin, což činí tuto metodu značně časově náročnou.

Doba potřebná pro testování destruktivními metodami se skládá z času potřebného pro výběr vzorku, jeho dodání do stacionární laboratoře, přípravu na testování a samotné testy a může dosáhnout v závislosti na složitosti logistiky několika hodin až dnů. Tato metoda je tedy také velmi časově náročná.

Navzdory výše popsaným ukazatelům je hlavní věcí pro uvažované metody a zařízení, která je implementují, spolehlivost výsledků určování pevnosti betonu. Nejspolehlivější, dalo by se říci standardní, výsledky jsou získány destruktivní metodou díky tomu, že měřeným indikátorem je destruktivní tlaková síla, která přímo souvisí s pevností vzorků, a také proto, že zkoušky jsou prováděny na vzorky, které zahrnují beton z hloubky konstrukce.

Spolehlivé výsledky v rámci standardního zkušebního schématu poskytují také přímé nedestruktivní metody založené na měření síly potřebné pro lokální destrukci konstrukce, ke které dochází do určité hloubky (odštípnutí žebra, vytržení kotevního zařízení s betonovým obestavcem). ). Je však třeba poznamenat, že při zkoušení vysokopevnostního betonu by tyto metody měly být považovány také za nepřímé kvůli značnému rozdílu v pevnosti betonu na povrchu a hluboko ve struktuře.

Nejméně spolehlivé výsledky poskytují metody založené na měření nepřímé charakteristiky pevnosti betonu, protože měření se provádějí na povrchu konstrukce, jejíž beton se může výrazně lišit pevností od betonu do hloubky. Také hodnota nepřímé charakteristiky může být ovlivněna faktory, které neovlivňují pevnost betonu nebo jejichž vliv nelze při zkoušení brát v úvahu. Proto nelze použít nepřímé metody pro stanovení pevnosti betonu bez sestrojení kalibračních závislostí pro konkrétní typ betonu.

Také spolehlivost výsledků je ovlivněna chybou měření přístrojů. Z článku „O volbě metod sledování pevnosti betonu konstruovaných konstrukcí“ [5] (Tabulka 2. Výsledky studia pevnosti betonu ve vrtu různými metodami) vyplývá, že ultrazvuková zařízení mají nejmenší chybu mezi přístroje pro nepřímé metody stanovení pevnosti – průměrný variační koeficient je 4,5%, rozptyl výsledků měření metodou elastického odskoku je charakterizován variačním koeficientem 8,1%, variační koeficient u metody rázového impulsu byl 31,6 %. Lídrem mezi nepřímými metodami je tedy metoda ultrazvuková, která má minimální chybu měření.

Závěrem lze poukázat na to, že mechanické nepřímé metody stanovení pevnosti betonu jsou citlivé na prostorovou polohu konstrukce, tzn. měření závisí na směru pohybu úderníku (zdola nahoru, shora dolů, vodorovně, pod úhlem), což klade další požadavky na přesnost odečítání odečtů přístroje a které je třeba vzít v úvahu při zpracování výsledků .

Ze všeho výše uvedeného můžeme konstatovat, že optimální kombinace metod pro stanovení pevnosti betonu zahrnuje:

• z přímých nedestruktivních metod odtrhová metoda s třískáním, protože není vždy možné najít vhodný úhel pro metodu sekání žeber;
• Z nepřímých nedestruktivních metod je ultrazvuková metoda považována za optimální ve všech ohledech (přijatelná cena zařízení, vysoká rychlost měření, malá chyba měření, necitlivost na prostorovou polohu).

Použití této kombinace metod umožňuje získat spolehlivé výsledky měření pevnosti betonu s minimálními materiálovými a časovými náklady při provádění technických prohlídek budov a konstrukcí ve většině situací.

1. GOST 28570-90. Konkrétní. Metody stanovení pevnosti pomocí vzorků odebraných z konstrukcí.
   GOST 28570-90. Konkrétní. Metody pevnostního hodnocení na jádrech vrtaných z konstrukcí. (v ruštině).
2. GOST 22690-2015. Konkrétní. Stanovení pevnosti mechanickými metodami nedestruktivního zkoušení.
   GOST 22690-2015. Konkrétní. Stanovení pevnosti mechanickými metodami nedestruktivního zkoušení. (v ruštině).
3. GOST 17624-2012. Konkrétní. Ultrazvuková metoda stanovení pevnosti.
   GOST 17624-2012. Konkrétní. Ultrazvuková metoda stanovení pevnosti. (v ruštině).
4. GOST 18105-2010. Konkrétní. Pravidla pro sledování a hodnocení pevnosti.
   GOST 18105-2010. Konkrétní. Pravidla pro kontrolu a hodnocení pevnosti. (v ruštině).
5. Ulybin A.V. K volbě metod sledování pevnosti betonu stavěných konstrukcí. // Engineering and Construction Journal. 2011. č. 4(22) s. 10-15.
   Ulybin AV O volbě metod kontroly pevnosti betonu hotových konstrukcí. Časopis stavebního inženýrství. 2011. Ne. 4(22), str. 10-15.
6. SP 13-102-2003. Pravidla pro kontrolu nosných stavebních konstrukcí budov a staveb.
   SP 13-102-2003. Pravila obsledovaniya nesushchikh stroitel’nykh konstruktsii zdanii i sooruzhenii. Předpisy pro kontrolu konstrukcí budov a montáží. (v ruštině).
7. Zubkov V.A. Stanovení pevnosti betonu. M.: ASV. 1998. 120 s.
   Zubkov VA Opredelenie prochnosti betona. Stanovení pevnosti betonu. Moskva: ASV. 1998. 120s.

Pevnost v tlaku R je jednou z hlavních fyzikálních a mechanických vlastností betonu. Zde hovoříme především o krychelné pevnosti betonu v tlaku s pravděpodobností 0,95 (normativní krychelná pevnost), která odpovídá třídě betonu z hlediska pevnosti v tlaku B.

Třída betonu B (odpovídající hodnota pevnosti) je standardizovaným a kontrolovaným parametrem její kvality. Hlavním regulačním dokumentem v oblasti monitorování a hodnocení pevnosti betonu je GOST 18105-2018 „Beton. Pravidla pro sledování a hodnocení síly.“

Při provádění stavební kontroly ve fázi montáže monolitických železobetonových konstrukcí budov a konstrukcí se pevnost betonu zjišťuje (posuzuje se z hlediska souladu s normovanými hodnotami) ve středním a projektovém stáří (obvykle 7 dní, resp. 28 dní). Při provádění technických průzkumů se pevnost betonu zjišťuje ve stáří přesahujícím návrhové stáří.

Zde je třeba pochopit, že v důsledku provedeného výzkumu musí být zjištěna skutečná pevnost R_m a skutečnou třídu betonu z hlediska pevnosti v tlaku B_ф. V tomto případě skutečná třída betonu B_ф vypočítané statistickým zpracováním získaných výsledků stanovení skutečné pevnosti betonu R_m, pro jednotlivé případy – s přihlédnutím k jeho homogenitě. Právě skutečná třída betonových konstrukcí, její nesoulad s hodnotami uvedenými v projektové dokumentaci, je předmětem sporů a dokonce soudních sporů mezi objednatelem a zhotovitelem – výrobcem stavebních a montážních prací. Pokud se potvrdí snížená pevnost betonu, může být nutné zpevnění nebo (pokud zpevnění není ekonomicky proveditelné) demontáž a instalace nových konstrukcí.

Pro provádění ověřovacích výpočtů v rámci technických průzkumů je také nutné mít spolehlivé informace o skutečné třídě betonu B_ф – vybrat vhodnou návrhovou odolnost z tabulky 6.8 SP 63.13330.2018 pro nejbližší normovanou třídu betonu, min. B_ф. Zároveň přístup ke stanovení hodnoty B_ф, jak je uvedeno výše, není pouze o stanovení pevnosti betonu, ale zahrnuje právě její posouzení.

V rámci moderního regulačního rámce jsou pro stanovení pevnosti betonu (CPB) poskytovány následující standardizované metody (skupiny metod):

1) OPB na základě kontrolních vzorků v souladu s GOST 10180-2012;

2) OPB na základě vzorků odebraných z konstrukcí podle GOST 28570-90;

3) OPB pomocí mechanických nedestruktivních zkušebních metod v souladu s GOST 22690-2015;

4) OPB ultrazvukovou metodou podle GOST 17624-2012.

Pro kontrolu stavby se používají metody 1, 3 a 4, pro technické prohlídky – metody 2, 3 a 4.

Zkoušení vzorků betonu metodami 1 a 2 (destruktivní metody), které se provádějí v laboratorních podmínkách pomocí lisovacího zařízení. Vzhledem ke značné složitosti, pracnosti a v důsledku toho i poměrně vysokým nákladům při malém počtu vzorků (tato okolnost platí zejména pro zkoušení metodou 2) se tyto metody uplatňují velmi zřídka a pouze u zvláště kritických konstrukcí nebo při požadavek Zákazníka.

Zkoušky betonu metodami skupiny 3 a 4 jsou nedestruktivní a používají se převážně přímo na stavbě. Zároveň se ve skupině 3 rozlišují přímé (standardní) nedestruktivní metody (3.1) – odtrhové metody s vylamováním a vylamováním žeber a nepřímé nedestruktivní metody (3.2) pro stanovení pevnosti betonu – metody elastického odskoku, plastické deformace, nárazového impulsu a odtržení. Náklady na testování nedestruktivními metodami jsou relativně nízké (přijatelné náklady na vybavení, není potřeba zdlouhavého školení specialistů na obsluhu přístrojů, možnost relativně rychle získat předběžné výsledky stanovení pevnosti betonu přímo na místě atd.). ).

Výše uvedená ustanovení určují široké použití metod skupin 3 a 4 v moderní stavební praxi při sledování a hodnocení pevnosti betonových konstrukcí, a to jak při stavební kontrole, tak při technických kontrolách. Ve značném počtu případů přitom specializované organizace využívají metody pružného odrazu a rázového impulsu a také metodu ultrazvukovou. Metoda odtrhávání s štípáním se používá méně často a v naprosté většině případů ne jako samostatná metoda, ale jako „pomocná“ při paralelních zkouškách s některou z výše uvedených metod skupiny 3.2.

Z podrobného rozboru požadavků současných regulačních dokumentů vyplynulo, že přísné dodržení všech požadavků přináší určitá omezení pro použití metod 3 a 4 při stanovení skutečných pevnostních ukazatelů betonu (s výjimkou metod 3.1), která je však ignorovány některými specializovanými organizacemi. Hlavní věc je zde požadavek na propojení kalibračních závislostí obsažených v zařízeních s betonem zkoumaných konstrukcí porovnáním hodnot pevnosti betonu konkrétní části konstrukce získaných nepřímými metodami s podobnými hodnotami. ​​získané separační metodou s štěpkováním podle standardního schématu (nebo metodou testování jádra podle GOST 28570-90). Výsledný vazebný koeficient se zadá do zařízení pro následné zaúčtování při testování. Dále podotýkáme, že v případě použití zařízení, která implementují metody rázového impulsu a rázového odrazu, se zjišťuje povrchová pevnost betonu. V tomto případě se pevnost betonu v tělese konstrukce může výrazně lišit od povrchové pevnosti (vyšší i nižší). Výše uvedené potvrzují jak výsledky stavebních kontrol na různých stavbách, tak i výsledky technických kontrol provedených specialisty z NPC Perspektiva LLC.

S přihlédnutím ke zpracování a kritické analýze výsledků četných pevnostních zkoušek betonu jsme došli k závěru, že nejspolehlivější OPT data, která jsou zároveň pro zákazníka nejméně nákladná, lze získat paralelním zkoušením betonu odlupovací metodou a ultrazvukovou metodou. Nejprve je pro konkrétní beton na místě nutné sestrojit kalibrační vztah ukazující vztah mezi pevností betonu získanou každou ze specifikovaných metod (s přihlédnutím ke statistickému zpracování výsledků). Dále, s hotovou kalibrační závislostí, jej můžete použít pro OPB pomocí ultrazvukové metody bez vázání a čeření (u podobných betonů), nebo s přihlédnutím k vazbě provedením dalších zkoušek pomocí metody odlupování (alespoň tři) v oblasti dříve vyšetřené ultrazvukovou metodou.

Aby bylo možné získat objektivní údaje o skutečné pevnosti betonu a skutečné třídě betonu železobetonových konstrukcí, jak při kontrole stavby, tak při technických kontrolách, je třeba se uchýlit ke službám specializovaných organizací s rozsáhlými zkušenostmi s řešením těchto problémů. . Zdánlivě triviální úkol, pokud nejsou splněny požadavky současných předpisů, se může stát vážným problémem a dokonce i předmětem soudních sporů.

SPC Perspektiva LLC zaměstnává zkušené, vysoce kvalifikované odborníky, včetně lékařů a kandidátů technických věd, současné vysokoškolské učitele, kteří jsou schopni včas úspěšně řešit složité technické problémy. Přítomnost moderních vysoce přesných přístrojů a vlastní nedestruktivní zkušební laboratoř nám ​​umožňuje provádět celou škálu výzkumných prací na místě bez subdodávek třetích stran.