Несмотря на общую точность производства каждой партии, прочность отобранных образцов может отличаться. Дело в том, что бетонный раствор неоднороден, как бы тщательно его не перемешивали, в отдельных пробах состав может отличаться. Поэтому в строительстве различают расчетные и фактические характеристики. Это не говорит о недостатках заказанной партии бетона, скорее, о том, как внимательно следят за качеством производители.
Расчетные и нормативные характеристики прочности
В этом есть некоторая путаница, поскольку мы привыкли иметь дело с маркировкой, в которой, казалось бы, точно указаны все данные. На самом деле, обычно указаны расчетные показатели, а фактические немного выше.
Неспециалистам сложно уловить разницу, но любой строитель понимает – при заявленных характеристиках купленного кубометра раствора итоговые значения окажутся чуть выше. Это запас прочности, определяемый той самой неравномерностью бетонной смеси.
Прежде чем пояснить каким образом параметры партии приводятся к единому знаменателю, поясним, о каких именно значимых характеристиках идёт речь:
- Сопротивление сжатию. Способность бетонного образца выдержать давление (нагрузку) без разрушения и деформаций. Изначально обозначалась буквой М, и это привычное обозначение не устарело до сих пор. Самая важная и спорная величина, выяснить которую можно, только разрушив образец. Хотя сегодня появились неразрушительные экспресс-методы оценки.
- Сопротивление растяжению и изгибу. Параметр не отражается в маркировке, но тесно связан с понятием прочности монолита. Показатель важен для плит перекрытия, консольных балок и прочих перемычек, испытывающих различные нагрузки.
- Прочие свойства. Морозостойкость, влагонепроницаемость, подвижность, удобоукладываемость, пластичность и другие.
В отношении прочих свойств готовых бетонных составов методы измерения хорошо документированы, показатели точные, об этом мы уже говорили. Намного интереснее прочность, вокруг которой до сих пор идут споры. Ведь методов измерения много, и не все дают однозначные результаты. Самые точные – разрушительные, они дают фактические значения, но и здесь несколько вариантов.
Давайте детально разберёмся, как определяют качество бетона в лабораториях, и почему расчетные свойства всегда ниже фактических, или как их ещё называют – нормативных.
Виды и условия тестирования образцов бетона
Все виды тестирования образцов нацелены на получение средних значений. Нормативный показатель прочности, обозначаемый буквой «М», давно сменило расширенное понятие «класс бетонной смеси» – буква «В». Цифра после буквы отражает не только прочность на сжатие, но и на растяжение. Приведём пару примеров прямой связи:
- В3,5, устойчивость к растяжению 0,39 МПа;
- В10 – 0,85 МПа.
Иными словами, маркировка точнее дает представления об общих прочностных свойствах бетонного раствора.
Чтобы получить точные значения, разработаны методики тестирования, в которых есть общие моменты:
- Выдерживание образцов до набора прочности (по нормативам 28 суток);
- Согласованный размер образца 50х150х150 мм (базовый кубик);
- Согласованная конструкция призмы для дополнительных испытаний;
- Одинаковые условия в лаборатории (температура, влажность и т.д.).
Такой подход создает возможность сравнительного анализа готовых смесей любого типа для лабораторий различных бетонных заводов, чтобы полученные данные согласовывались с национальными стандартами.
Важно это потому, что прочность на сжатие прямо связана с размером. Если для базового кубика получаем значение в единицу, то кубик с размером 100х100х100 мм покажет значение 1,1-1,2. Если взять куб большего значения, эквивалент может оказаться в пределах 0,9-0,93 единицы. Поэтому стандартизация испытаний имеет особое значение. Разница в 10% позволит повысить класс бетона, что недопустимо, расчетные значения могут превысить фактические.
Дальше кубики сжимают, и определяют момент начала деформации. Обратите внимание – не разрушения, а деформации. Далее по нескольким образцам берут среднее значение и получают расчетную прочность (класс) данного состава.
Результат тестирования – получение усредненного значения, которое и определит маркировку купленного вами кубометра бетона.
Важно. Бетон набирает прочность и после 28 суток, поэтому фактические характеристики купленной на заводе партии окажутся чуть выше заявленных в маркировке и сопроводительных документах. Но ориентироваться нужно именно на маркировку, ввиду неоднородности бетонного раствора она гарантирует свойства залитого объема. Не злоупотребляйте запасом прочности, отталкиваться лучше от заявленных параметров партии.
Дополнительные параметры определяет испытание призмы, поскольку в строительстве редко используют конструкции кубической формы. В этом случае испытания дают значения сопротивления ниже, поскольку сказывается высота призмы и силы трения.
Правильно проведенный цикл исследований даст точные параметры прочности, но обычно они укладываются в заданные границы марки и класса, если речь не идёт о сложных сооружениях. Кстати, с помощью призм определяют более точные данные сопротивления растяжению и изгибу, но в гражданском строительстве (и частном) такая точность требуется редко.
Лабораторные испытания подтверждают квалификацию бетонного завода и повторяемость характеристик, но часто требуется оценить прочность уже залитого объекта. Здесь разрушительные способы зачастую исключены, поэтому используют другие методы.
Менее точные варианты испытаний
Набранная прочность монолита может определяться без разрушительного воздействия, к которым относятся:
- Изъятие керна. Высверливается цилиндр или выпиливается кусок из залитого монолита. Дальше его испытывают также как образцы, только время выдержки может быть намного больше. Метод дорогой и применяется только в больших монолитах, где такое изъятие не наносит ущерба прочности;
- Скалывание куска с ребра (из плоскости) с определением устойчивости к воздействию приложенного усилия. Вариант более щадящий, чем керн и менее дорогой, но дает представление не о всем объеме (глубина оценки 5-6 см);
- Отрыв стального диска. Диск крепят к плоскости, и по силе отрыва может определяться прочность бетона. Способ недорогой, позволяет быстро оценить большие площади, но по качеству полученной информации не самый эффективный.
В любом случае все варианты, так или иначе, разрушают части конструкции. Тем не менее они относятся к проверенным, и полученные результаты в целом хорошо соотносятся с паспортными характеристиками партий, которые поставлялись на объекты.
Намного менее трудоёмкие способы относятся к инструментальным, но надо понимать, что они дают результаты, основанные на косвенных оценках. Ближайшая аналогия – удар молотком по залитому фундаменту с определением качества застывшего раствора по звуку. Тем не менее неразрушительные методики есть, и они совершенствуются. К тому же их можно недорого использовать для оценки частных построек.
Тестирование инструментами вчера и сегодня
Одним из первых испытаний бетона на прочность с помощью инструмента был упомянутый молоток. Только молоток Кашкарова, основанный на расчётах Роквеллов, предложенных ещё в 1908 году. В испытуемый образец под давлением погружают более твёрдый шарик, после снятия давления определяют физические параметры углубления. Далее по предложенной Хью и Стэнли Роквеллами формуле рассчитывалась прочность испытуемого образца.
Молоток Кашкарова действует по такому же принципу – после ударного воздействия оценивается образовавшееся углубление, и точность определения прочности составляет 92%.
Современные инструменты дают более точные результаты:
- Склерометр Шмидта после ударного отскока оценивает не только прочность, но и монолитность (в месте ударного воздействия). Общая точность в пределах 2-3 % от данных, полученных другими методами измерения;
- Измерение импульса при ударе о поверхность оцениваемого монолита. В целом оценивается устойчивость конструкции к динамическому воздействию. Инструмент сложный, но принцип применяется довольно простой – после удара оценивается, насколько погашен импульс ударного воздействия, отсюда и название метода. Далее по таблице прочности (сравнения с эталонными образцами) выдается результат с точностью до 98%.
Все варианты хороши, но развитие техники вывело метод ультразвуковой оценки (и дефектоскопии) на первое место. Ультразвуковые инструменты не только дают оценку прочности проверяемого монолита, но и дают представление о других параметрах:
- Плотность и равномерность заполнения объёма;
- Выявляют каверны, небольшие трещины и другие дефекты;
- Изменения прочности по всему объёму.
Этот вариант не самый дешёвый, требует подготовительных мероприятий. Но является самым перспективным неразрушающим методом оценки самых важных характеристик уже залитого бетона.
Мы намеренно уделили внимание вопросу как оценивается прочность бетона, чтобы вы не сомневались, покупка любой партии это минимум соответствие расчетным характеристикам. И обязательный бонус от нашего завода – дополнительный запас прочности вашего строения после набора прочности. А как убедиться в качестве наших растворов и проверить на прочность то, что мы производим, вы теперь знаете.