Будівельники знають, що міцнісні характеристики бетонного розчину можуть відрізнятися в межах всіх зразків, які використовуються для тестування суміші однієї партії. Це пов'язано з тим, що бетон є неоднорідною масою. І як би ви не старалися добре його змішати, стовідсоткової рівномірності розподілу компонентів домогтися неможливо. Тому питання, як розрахувати міцність бетонної суміші, постає в цій ситуації сам собою. Для цього зазвичай використовують так звані розрахункові значення. І в даному конкретному випадку це буде розрахунковий опір бетону.
Характеристики Неспеціаліст в галузі будівництва може не зрозуміти, за яким принципом поділяються характеристики бетону (маються на увазі міцнісні). Тобто, що таке розрахункові значення, а що таке нормативні. Так от, розрахункові показники повинні бути нижче фактичних, які визначаються міцністю готової конструкції. А самі фактичні показники і є нормативними. Взаємозв'язок між двома показниками пряма.
Нормативні показники До 1984 року якість бетону визначалося одним єдиним показником (характеристикою) - це його міцність, яка позначалася буквою «М». Даний показник визначав тимчасову стійкість бетонного розчину на стиск. З 2001 року фахівці ввели новий норматив (СНіП 2.03.01), який вводив новий поділ бетону по класах. В основі цієї класифікації лежала міцність по осьовому стиску.
По суті, дана характеристика визначалася опором бетону стиску. Тестування, як зазвичай, проводилося на еталонних кубах з бетонного розчину розмірами 15 × 15х15 см. При цьому точність проведеного тесту доходила до 95%. Тобто ймовірність ризику всього лише 5%. Зверніть увагу, що в розрахунках не використовується середня величина отриманих результатів. Вся справа в тому, що в даному випадку присутній ймовірність 50/50, що в небезпечному місці конструкції міцність бетону виявиться нижче середньої.
Нижню величину тестування також брати не варто. Це обов'язково призведе до збільшення вартості бетонних робіт за рахунок використання бетону високої марки і збільшення розмірів самої конструкції. Тому міцність бетону сьогодні визначається його класом. До речі, позначається клас буквою «В». Але не забувайте, що враховується не тільки опір бетону стиску, але і стійкість до розтягування.
Розрахункові показники Вище вже говорилося про те, що для забезпечення надійності бетонної конструкції необхідно виконати розрахунок, в який закладається певний запас міцності. Так от, саме цей запас і є гарантією міцності. Щоб його отримати, необхідно питомий опір бетонної суміші розділити на певний коефіцієнт. Зазвичай цей коефіцієнт має показник 1,3. Але при розрахунках нерідко враховується однорідність самого розчину. І чим вона нижча, тим вище коефіцієнт.
Ще одна таблиця відповідності класу матеріалу розрахункового опору бетону. Немає необхідності сьогодні проводити розрахунки.
Види тестування зразків Почнемо з того, що міцнісні характеристики бетону визначаються його класом і маркою. Але чим відрізняються ці два терміни один від одного? Відмінність одна - марка не враховує коливання характеристики міцності по всьому об'єму бетонного розчину в конструкції. Клас це враховує. Тому найважливішим показником є міцність при стисненні. А розрахунковий опір бетону стиску є його основною властивістю. Але тут нормативні характеристики визначаються тестами, в яких використовуються дослідні зразки у вигляді кубиків або призм. Про це вже згадувалося вище.
Кубікова міцність Що показують досліди? Виявляється, що використання дослідних зразків різних розмірів і форм дають різні показники, які сильно розходяться з номіналом. Приміром, якщо міцність розчину, залитого в куб з розмірами 150 × 150х150 мм (це так званий базовий кубик), дорівнює певному показнику, позначимо його буквою «R», то при використанні куба з розмірами 200 × 200х200 мм міцність матеріалу падає на 7 %. Тобто стає рівною 0,93R. Зменшуючи розміри куба до 100 × 100х100 мм, отримуємо значення міцності - 1,1R.
Призмова міцність Але найголовніше те, що бетонні конструкції, використовувані в будівництві, далекі від форм куба. Так що при визначенні характеристик міцності найкраще використовувати тестування за допомогою призми. Досліди показали, що призматична міцність нижче, ніж Кубікова. Але вона зменшується і в тому випадку, якщо висота призми збільшується. Фахівці говорять про те, що оптимальний варіант для визначення розрахункового опору бетону - це використовувати призму, в якій співвідношення її висоти до ребра підстави дорівнює 4. При цьому нормативний опір бетону стабілізується, і якщо порівнювати його з Кубікова показником по стисненню, то воно менше приблизно на 25%.
Тобто виходить так, що для досвідчених кубиків оптимальний розмір 150 × 150х150 мм, а для призм співвідношення висоти і ребра має дорівнювати 4. Чому зменшується показник міцності із зміною розмірів випробовуваних зразків? Вся справа в силі тертя, яка діє по торцях зразків. І чим більше розміри, тим нижче сила тертя.
Умови тестування Бетонний розчин заливається в підготовлені форми - куб або призма. При цьому тестування повинне проводитися при позитивній температурі 18-20 C °. Затверділі вироби повинні простояти 28 днів, протягом цього часу вони придбають заявлену марочну міцність. Після чого зразки встановлюють на прес, де і проводиться осьовий стиск. Усі свідчення записуються. Для розрахункового опору бетону на розтяг або стиск береться максимальний показник. Після чого отриманий результат множиться на коефіцієнт. Як вже було сказано вище, для міцності по стисненню береться коефіцієнт 1,3, по розтягуванню - 1,5.
Таким чином, виходить розрахунковий опір або нормативне. Інші варіанти випробувань Є ще два способи випробувати бетон на міцність і стійкість до стиснення і розтягування. 1. За допомогою кернів. 2. За допомогою спеціальних інструментів.
Перший з двох способів самий трудомісткий і складний у виконанні. Для цього необхідно з уже готовою бетонної конструкції вибурен керн (конусоподібний зразок), який піддається тим же випробуванням на пресі, що куб і призма. Використовують його сьогодні рідко, тому що порушення цілісності конструкції, знижує її міцність і надійність.
Тестування за допомогою інструментів Другий варіант пов'язаний з використання спеціальних градуювальних інструментів (наприклад, молоток Кашкарова). З їх допомогою безпосередньо визначити міцність виробу неможливо. Для цього тестується бетонна конструкція на основі її інших властивостей, які переводяться в міцнісні показники. Тут кілька методів. 1. Метод пластичної деформації. 2. Спосіб відскоку. 3. Ударного імпульсу. 4. Сколювання з урахуванням відриву шматка від маси бетонного розчину. 5. Відрив сталевих дисків. 6. Ультразвук.
Метод деформації і відскоку До першого варіанту, до речі, належить визначення міцності молотком Кашкарова. Їм вдаряють по бетонній поверхні, де залишається від сталевої кульки слід (поглиблення). Розміри сліду і переводять у характеристики. Для чого використовується спеціальна таблиця. У другому варіанті використовується склерометр Шмідта. При цьому враховується відстань відскоку робочого органу інструмента від випробуваної поверхні.
Вимірювання імпульсу і сколювання Третій варіант заснований на вимірюванні виділеної енергії при ударі робочого органу інструмента об бетонну поверхню конструкції. На сьогоднішній день це найпоширеніший варіант визначення міцності бетону і його опору, який використовується в Україні. Найчастіше для цього застосовується прилад ІПС.
Четвертий варіант заснований на визначенні сили, що прикладається до ребра конструкції. Максимальне її значення при відриві шматка від маси і визначає опір бетонної конструкції. Докладати зусилля можна не тільки до ребру. Можна в площину забити анкер і докладати зусиль до нього. Застосування сталевих дисків та ультразвуку П'ятий варіант. Для цього до поверхні виробу кріпиться сталевий диск, який відривається від нього. При цьому складається співвідношення площ відриву площині і самого диска. Скажемо прямо, не найефективніший спосіб.
Шостий - це використання ультразвуку. Швидкість проходження його крізь масу бетону визначає опір останнього. Цей варіант дає можливість визначити характеристики матеріалу не тільки на поверхневих шарах, а й усередині по всій масі.
