Попри загальну точність виробництва кожної партії, міцність відібраних зразків може відрізнятися. Річ у тому, що бетонний розчин неоднорідний, як би ретельно його не перемішували, в окремих пробах склад може відрізнятися. Тому у будівництві розрізняють розрахункові й фактичні характеристики. Це не говорить про недоліки замовленої партії бетону, швидше, про те, як уважно стежать за якістю виробники.
Розрахункові й нормативні характеристики міцності
У цьому є деяка плутанина, оскільки ми звикли мати справу з маркуванням, в якому, здавалося б, точно вказані усі дані. Насправді зазвичай вказані розрахункові показники, а фактичні трохи вище.
Нефахівцям складно вловити різницю, але будь-який будівельник розуміє – при заявлених характеристиках купленого кубометра розчину підсумкові значення виявляться трохи вищі. Це запас міцності, який визначається тією самою нерівномірністю бетонної суміші.
Перш ніж пояснити яким чином параметри партії наводяться до єдиного знаменника, пояснимо, про які саме значимі характеристики йде мова:
- Опір стискуванню. Здатність бетонного зразка витримати тиск (навантаження) без руйнування і деформацій. Спочатку позначалася буквою М, і це звичне позначення не застаріло досі. Найважливіша і спірна величина, з'ясувати яку можна, тільки зруйнувавши зразок. Хоча сьогодні з'явилися неруйнівні експрес-методи оцінки.
- Опір розтягуванню і вигину. Параметр не відбивається в маркуванні, але тісно пов'язаний з поняттям міцності моноліту. Показник важливий для плит перекриття, консольних балок і інших перемичок, що зазнають різні навантаження.
- Інші властивості. Морозостійкість, вологонепроникність, рухливість, легкоукладуваність, пластичність і інші.
Відносно інших властивостей готових бетонних складів методи виміру добре документовані, показники точні, про це ми вже говорили. Набагато цікавіше міцність, навколо якої досі йдуть спори. Адже методів виміру багато, і не усі дають однозначні результати. Найточніші – руйнівні, вони дають фактичні значення, але і тут декілька варіантів.
Давайте детально розберемося, як визначають якість бетону в лабораторіях, і чому розрахункові властивості завжди нижчі фактичних, або як їх ще називають – нормативних.
Види та умови тестування зразків бетону
Усі види тестування зразків націлені на набуття середніх значень. Нормативний показник міцності, що позначається літерою «М», давно замінило розширене поняття «клас бетонної суміші» – буква «У». Цифра після букви відбиває не лише міцність на стискування, але і на розтягування. Наведемо пару прикладів прямого зв'язку :
- В3, 5, стійкість до розтягування 0,39 МПа;
- В10 – 0,85 МПа.
Іншими словами, маркування точніше дає уявлення про загальні властивості міцності бетонного розчину.
Щоб отримати точні значення, розроблені методики тестування, в яких є загальні моменти:
- Витримка зразків до набору міцності (за нормативами 28 діб);
- Погоджений розмір зразка 50х150х150 мм (базовий кубик);
- Погоджена конструкція призми для додаткових випробувань;
- Однакові умови в лабораторії (температура, вологість і так далі).
Такий підхід створює можливість порівняльного аналізу готових сумішей будь-якого типу для лабораторій різних бетонних заводів, щоб отримані дані узгоджувалися з національними стандартами.
Важливо це тому, що міцність на стискування прямо пов'язана з розміром. Якщо для базового кубика отримуємо значення в одиницю, то кубик з розміром 100х100х100 мм покаже значення 1,1-1,2. Якщо узяти куб більшого значення, еквівалент може виявитися в межах 0,9-0,93 одиниці. Тому стандартизація випробувань має особливе значення. Різниця в 10% дозволить підвищити клас бетону, що неприпустимо, розрахункові значення можуть перевищити фактичні.
Далі кубики стискають, і визначають момент початку деформації. Зверніть увагу – не руйнування, а деформації. Далі за декількома зразками беруть середнє значення й отримують розрахункову міцність (клас) цього складу.
Результат тестування – набуття усередненого значення, яке і визначить маркування купленого вами кубометра бетону.
Важливо. Бетон набирає міцність і після 28 діб, тому фактичні характеристики купленої на заводі партії виявляться трохи вищі заявлених в маркуванні та супровідних документах. Але орієнтуватися треба саме на маркування, зважаючи на неоднорідність бетонного розчину воно гарантує властивості залитого об'єму. Не зловживайте запасом міцності, відштовхуватися краще від заявлених параметрів партії.
Додаткові параметри визначає випробування призми, оскільки у будівництві рідко використовують конструкції кубічної форми. В цьому випадку випробування дають значення опору нижче, оскільки позначається висота призми й сили тертя.
Правильно проведений цикл досліджень дасть точні параметри міцності, але зазвичай вони укладаються в задані межі марки й класу, якщо не йдеться про складні споруди. До речі, за допомогою призм визначають більш точні дані опору розтягуванню і вигину, але в цивільному будівництві (і приватному) така точність потрібна рідко.
Лабораторні випробування підтверджують кваліфікацію бетонного заводу і повторюваність характеристик, але часто вимагається оцінити міцність вже залитого об'єкту. Тут руйнівні способи частенько виключені, тому використовують інші методи.
Менш точні варіанти випробувань
Набрана міцність моноліту може визначатися без руйнівної дії, до якої відносяться:
- Вилучення керна. Висвердлюється циліндр або випилюється шматок із залитого моноліту. Далі його випробовують також як зразки, тільки час витримки може бути набагато більший. Метод коштовний і застосовується тільки у великих монолітах, де таке вилучення не завдає збитку міцності;
- Сколювання шматка з ребра (з площини) з визначенням стійкості до дії докладеного зусилля. Варіант більше щадний, ніж керн і менш коштовний, але дає уявлення не про увесь об'єм (глибина оцінки 5-6 см);
- Відрив сталевого диска. Диск кріплять до площини, і по силі відриву може визначатися міцність бетону. Спосіб недорогий, дозволяє швидко оцінити великі площі, але за якістю отриманої інформації не найефективніший.
У будь-якому разі усі варіанти, так або інакше, руйнують частини конструкції. Проте, вони відносяться до перевірених, і отримані результати в цілому добре співвідносяться з паспортними характеристиками партій, які поставлялися на об'єкти.
Набагато менш трудомісткі способи належать до інструментальних, але потрібно розуміти, що вони дають результати, грунтовані на непрямих оцінках. Найближча аналогія – удар молотком по залитому фундаменту з визначенням якості застиглого розчину за звуком. Проте, неруйнівні методики є, і вони удосконалюються. До того ж їх можна недорого використати для оцінки приватних будівель.
Тестування інструментами учора і сьогодні
Одним з перших випробувань бетону на міцність за допомогою інструменту був згаданий молоток. Тільки молоток Кашкарова, грунтований на розрахунках Роквеллів, запропонованих ще в 1908 році. У випробовуваний зразок під тиском занурюють твердішу кульку, після зняття тиску визначають фізичні параметри поглиблення. Далі по запропонованій Х'ю і Стенлі Роквеллами формулі розраховувалася міцність випробовуваного зразка.
Молоток Кашкарова діє за таким же принципом – після ударної дії оцінюється поглиблення, що утворилося, і точність визначення міцності складає 92%.
Сучасні інструменти дають точніші результати:
- Склерометр Шмідта після ударного відскоку оцінює не лише міцність, але і монолітність (у місці ударної дії). Загальна точність в межах 2-3 % від даних, отриманих іншими методами виміру;
- Вимір імпульсу при ударі об поверхню оцінюваного моноліту. В цілому оцінюється стійкість конструкції до динамічної дії. Інструмент складний, але принцип застосовується досить простий – після удару оцінюється, наскільки погашений імпульс ударної дії, звідси й назва методу. Далі за таблицею міцності (порівняння з еталонними зразками) видається результат з точністю до 98%.
Усі варіанти хороші, але розвиток техніки вивів метод ультразвукової оцінки (і дефектоскопії) на перше місце. Ультразвукові інструменти не лише дають оцінку міцності моноліту, що перевіряється, але і дають уявлення про інші параметри:
- Щільність і рівномірність заповнення об'єму;
- Виявляють каверни, невеликі тріщини й інші дефекти;
- Зміни міцності за усім обсягом.
Цей варіант не найдешевший, вимагає підготовчих заходів. Але є найперспективнішим неруйнівним методом оцінки найважливіших характеристик вже залитого бетону.
Ми навмисно приділили увагу питанню як оцінюється міцність бетону, щоб ви не сумнівалися, купівля будь-якої партії це мінімум відповідність розрахунковим характеристикам. І обов'язковий бонус від нашого заводу – додатковий запас міцності вашої будови після набору міцності. А як переконатися в якості наших розчинів і перевірити на міцність те, що ми робимо, ви тепер знаєте.