Při zkoumání 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.
Se znalostí pevnostních charakteristik betonu lze předejít řadě problémů a zabránit zhoršení vlastností budov a jejich předčasnému zničení. Stanovení třídy pevnosti 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:
- velikost a tvar konstrukce;
- součinitel 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 vytvrzování: indikátory vlhkosti a teploty;
- použití opakované vibrace;
- podmínky pro přepravu roztoku;
- udržování monolitické struktury po nalití.
Každé z těchto kritérií určuje pevnost betonu a spolehlivost konstrukcí z něj postavených nebo jednotlivých konstrukčních prvků.
Pevnostní charakteristiky betonu se mohou zhoršit, pokud jsou porušeny výrobní technologie. Jako příklad hrubých porušení lze uvést překročení povolené doby zdržení betonové směsi při přepravě, neprovádění hutnění a pěchování při lití a další.
Druhy pevnosti betonu
Chcete-li určit nezaměnitelnou pevnost betonu, musíte vědět, co to je:
- design. Předpokládá plné zatížení konkrétní značky betonu. Hodnotu lze získat tím, jak bylo provedeno stanovení pevnosti na kontrolních vzorcích. Vzorky podléhají testování s přirozenou expozicí po dobu 28 dnů;
- normalizované. Hodnoty jsou určeny podle regulačních dokumentů a GOST;
- Požadované. Jsou akceptovány minimální ukazatele povolené zatíženími uvedenými v projektové dokumentaci. Takové hodnoty lze získat pouze ve specializovaných stavebních laboratořích;
- aktuální. Ukazuje hodnotu během testu. Číslo musí tvořit alespoň 70 % návrhu. Síla tohoto typu je dovolená;
- svlékání. Označuje, kdy je možné demontovat konstrukce nebo zkušební vzorky bez deformace.
Obvykle v prvních 7-15 dnech, za podmínky optimální vlhkosti a teploty 15-25, beton dosahuje pevnosti až 70%. Pokud tyto podmínky nebudou splněny, budou se lhůty přiměřeně prodlužovat.
Obvykle mluvíme o síle, tento pojem znamená krychlový v tlaku. Profesionální betonáři však bezesporu specifikují následující vlastnosti:
- pro kompresi. Základem pro značení je zde krychlová pevnost získaná zkoušením vzorků na lisu. Stanovení pevnosti betonu v tlaku se vzorky krychlového tvaru a stářím 28 dnů se považuje za referenční. Poměrně často se ale beton testuje také 7. den po nalití;
- do zatáčky. 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 jsou požadavky na ověření pro GOST
Kvalitu pevnosti betonu kontrolují jak samotní výrobci, tak regulační orgány, které se řídí požadavky GOST. Zkušební postup 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 všemi existujícími metodami 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) – třída je nastavena;
- voděodolnost (W) – určuje se jakost betonu;
- mrazuvzdornost (F) – počítá se značka;
- průměrná hustota (D) – počítáno ve známkách.
Testy se provádějí různými metodami, přičemž se zkoumají vzorky vyříznuté z monolitu nebo čerstvě nalité vzorky 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 zaznamenány v protokolu pro stanovení pevnosti betonu, podle kterého se stanoví pevnostní vlastnosti konstrukcí pro splnění všech platných norem.
Hodnoty pevnosti jsou stanoveny v MPa nebo kgf / cm². Níže je uvedena tabulka pro stanovení pevnosti betonu různých tříd a jakostí.
Jaké jsou zkušební metody
Při průzkumu již realizovaných staveb 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 přímým a nepřímým způsobem.
Pomocí těchto metod se provádí kontrola a hodnocení pevnostních charakteristik betonu v již postavených a provozovaných budovách, na stavbách a v laboratorních podmínkách.
Destruktivní metody
Destruktivní testování zahrnuje děrování nebo řezání vzorků z hotové betonové konstrukce, které jsou následně zničeny na speciálním lisu. Číselné hodnoty tlakových sil se zaznamenávají po každé testovací události.
Tato metoda umožňuje získat spolehlivé informace o vlastnostech materiálu, ale vzhledem k vysoké pracnosti, vysoké ceně a tvorbě lokální destrukce na konstrukcích se používá pouze v extrémních případech.
Ve výrobních podmínkách jsou prováděny kontroly na speciálně připravených sériích vzorků odebraných z pracovní směsi plně v souladu s technickými předpisy a normami. Vzorky válcového nebo krychlového tvaru jsou uchovávány v prostředí co nejblíže továrním podmínkám, poté jsou testovány na lisu.
Nedestruktivní linie
Kontrolní ověřovací zkoušky přímou nedestruktivní metodou kontroly 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:
- metoda odloučení. Disk z vysokopevnostní oceli je nalepen na monolitický povrch se složením na epoxidové bázi. Dále pomocí speciálních mechanismů je disk spolu s betonovým fragmentem odtržen. Prostřednictvím matematických výpočtů je podmíněná hodnota úsilí převedena na stanovený ukazatel;
- metoda stříhání. V tomto případě není zařízení připevněno k disku, ale přímo do dutiny betonového předmětu. Do vyvrtaných otvorů se umístí laločnaté kotvy, po kterých se odebere kus materiálu požadované velikosti. Tím se nastaví vypínací síla;
- metoda stříhání žeber. Aplikuje se na takové konstrukce s přítomností sloupů, stropů a trámů v nich. Zařízení je připevněno k vyčnívající části, zatížení se postupně zvyšuje. Hloubka a síla třísky se nastaví v okamžiku zničení, pak se podle vzorce vypočítá požadovaná síla.
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 konstrukce zkušebních zařízení do těla. V tomto případě se používají následující metody:
- ultrazvukový výzkum. Zařízení se instaluje na rovný, nepoškozený povrch, podle předem sestaveného programu se každá sekce nazývá jedna po druhé. Ultrazvukové indikátory síly se získají porovnáním rychlosti vln v referenčním vzorku a hotové struktuře;
- metoda šokového pulzu. Zde se Schmidtovým kladivem udeří na povrch betonu a zaznamená se energie vzniklá při dopadu. Přesnost požadovaných hodnot pomocí techniky rázových pulzů je relativně nízká;
- metoda odrazu. Provádí se skleněným měřidlem, které měří dráhu úderníku při dopadu na beton;
- metoda plastického odrazu. Spočívá v porovnání rozměrů stopy vzniklé vlivem dopadu kovové kuličky s referenčním otiskem. V praxi se nejčastěji používá, provádí se kaškarovským kladívkem, v jehož těle je umístěna ocelová tyč.
Hlavní charakteristiky kontroly pevnosti nárazovou metodou, separací a dalšími nedestruktivními metodami jsou uvedeny v tabulce.
Závěr
Zkoušky betonu jsou nedílným krokem při sledování a určování pevnosti materiálu. Ze stávajících výzkumných metod se za nejvhodnější považuje nedestruktivní zkoušení betonu. Metody zařazené do této kategorie jsou ve srovnání s laboratorními testy finančně dostupnější. Ale pro získání přesných výsledků je nutné správně sestavit kalibrační závislost přístrojů a také eliminovat všechny faktory zkreslující výsledky měření.
Pevnost betonu v tlaku je nejdůležitější technickou charakteristikou regulovanou současnými regulačními dokumenty: GOST a SNiP. V souladu s praktickými studiemi získává beton 80-85 % značkové pevnosti 28. den po smíchání s vodou.
Okolní teplota by se samozřejmě měla pohybovat v rozmezí 20-25 stupňů Celsia. Maximální možná pevnost betonové konstrukce je dosažena 3-4 roky po nalití.
Hodnocení pevnosti betonu různými metodami
Protože pevnost betonu je nejdůležitější charakteristikou, na které závisí pevnost konstrukce, konstruktéři a technologové vyvinuli a aktivně aplikují následující možnosti testování pevnosti betonu:
- Nedestruktivní metody mechanického řízení. Na základě nepřímého posouzení technických charakteristik získaných metodami: pružný odraz, ráz a oddělování smykem.
- Stanovení pevnosti betonu ultrazvukovou metodou. V tomto případě se používá speciální ultrazvuková jednotka, která „vidí“ zkoušenou konstrukci a určuje pevnost betonu v závislosti na rychlosti šíření ultrazvukových vln.
- Metoda destruktivní kontroly síly. Podle stávajících SNiP je destruktivní testování povinné, když je budova nebo stavba přijata k provozu.
- Nezávislá metoda pro stanovení pevnosti betonu pomocí improvizovaných materiálů a nástrojů: kladivo, dláto a posuvné měřítko.
Uvedené metody mají různou míru přesnosti, která je v mezích chyb.
Stanovení pevnosti betonu nedestruktivními metodami
- Stanovení pevnosti pomocí kladiva Fizdel. Při úderu pracovní částí Fizdelova kladiva se na povrchu betonu, zbaveném cizích látek, vytvoří otisk v podobě otvoru o určitém průměru. Hodnota průměru měřená posuvným měřítkem charakterizuje pevnost betonu. Pro spolehlivost výsledků se provádí 12-15 úderů. Pro výpočet pevnosti se bere průměrný průměr otvoru.
- Stanovení pevnosti pomocí Kashkarovova kladiva. Úder kaškarovským kladivem zanechá na povrchu betonu dva otisky. Jeden otisk zůstává na studovaném objektu, druhý otisk zůstává na standardu (betonová tyč známé pevnosti). Podle poměru průměrů otisků se určí síla kontrolovaného předmětu.
- Pevnost betonu nedestruktivními metodami se stanovuje pomocí: pistole TsNIISK, Schmidtova kladiva a skleometru. Tyto metody jsou založeny na principu pružného odrazu pracovního tělesa od zkoušeného předmětu. Hodnota pevnosti betonu se odhaduje na stupnici přístroje, na kterém se zaznamenávají získaná data.
- Odtržení s čipováním. Pro testování je vybrána plocha v těle, která nemá výztužný pás. Pro testování pevnosti se používají speciální kotevní zařízení, která se zavádějí do tloušťky betonu. Pevnostní posouzení se provádí na stupnici kotevního zařízení.
Stanovení pevnosti betonu pomocí ultrazvuku
Technologie využívá vztah, který existuje mezi rychlostí šíření ultrazvukových pulsů a pevností betonové konstrukce. K implementaci metody je zapotřebí speciální vybavení, sestávající z generátoru ultrazvukových vln, řídicí jednotky a senzorů.
Ultrazvukové vyšetřovací přístroje umožňují kromě pevnosti betonu stanovit vady, stejnoměrnost, modul pružnosti a hustotu tloušťky studovaného předmětu.
Destruktivní metody stanovení pevnosti betonu
V souladu s požadavky aktuálního SP 63.13330.2012 je ověřování konstrukcí destruktivními metodami povinné, vývojáři musí zvolit přijatelnou metodu pro stanovení pevnosti betonu pomocí kontrolních vzorků z následujícího seznamu:
- Kontrola pevnosti, prováděná speciálními lisy, ničící kontrolní vzorky, nalitá do speciálních forem. Podobným způsobem se kontroluje pevnost betonu při popouštění GOST 18105-2010. “Beton. Pravidla pro kontrolu a hodnocení síly.
- Kontrola pevnosti betonu ničením vzorků vyřezaných nebo vyvrtaných z tloušťky zkoušené konstrukce.
- Kontrola pevnosti metodou destrukce vzorků vyrobených přímo na staveništi. Vzhledem k tomu, že doba a podmínky vytvrzování pevnosti vzorků a doba a podmínky vytvrzování pevnosti odlévané konstrukce se výrazně liší, je tato metoda považována za poměrně spolehlivou.
Stanovení pevnosti betonu svépomocí
Více či méně spolehlivé informace o pevnosti litého betonu lze získat bez použití speciálního zařízení. Pro vlastní testování budete potřebovat následující nástroj:
- Zámečnické kladivo s hmotností rázové části 400-600 gramů.
- Třmen s hloubkoměrem.
- Stolní sekáč střední velikosti.
Ukazatelem pevnosti betonu je přitom velikost stopy a hloubka průniku dláta po úderu středně silným kladivem.
- Pokud je stopa po sekáči sotva viditelná, pevnost betonu odpovídá třídě B25.
- Hlubší a viditelnější značka identifikuje beton B15-B25.
- Průnik dláta do těla materiálu o více než 0,5 mm naznačuje, že máme beton třídy B10,
- Průnik dláta do tloušťky betonu o více než 10 mm označuje beton pevnostní třídy B5.
Navzdory skutečnosti, že nezávislá metoda pro stanovení pevnosti betonu je velmi jednoduchá a velmi ekonomická, pevnost materiálu zvláště kritických konstrukcí se nejlépe určuje “vědeckými” metodami, které zahrnují příslušné specialisty vybavené příslušným zařízením.
Třída pevnosti všech druhů betonu
Závěr
Ukazatele značky a třídy betonových materiálů jsou nejdůležitějšími ukazateli jejich odolnosti proti tlaku a axiálnímu tahu. Na rozdíl od vlastností týkajících se odolnosti vůči nízkým teplotám, vlhkosti, jsou brány v úvahu především při nákupu materiálů.
