Сравнительный анализ прочности бетона, определенной методами разрушающего и неразрушающего контроля

При обследовании несущих строительных конструкций зданий и сооружений, в соответствии с источником [5], определяется прочность бетона на одноосное сжатие.

Известно, что в бетонных и железобетонных конструкциях прочность бетона определяют механическими методами неразрушающего контроля по ГОСТ 22690-88, и разрушающего контроля образцов, отобранных из конструкций по ГОСТ 28570-90 и контрольных образцов по ГОСТ 10180 90.

Для определения прочности бетона в конструкциях методами неразрушающего контроля, в соответствии с требованиями гл. 3 ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля», предварительно устанавливают градуировочную зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой прочности (в виде графика, таблицы или формулы). При обследовании конструкций ГОСТ допускает применять градуировочную зависимость, установленную для бетона отличающегося от испытываемого с уточнением ее в соответствии с методикой, приведенной в приложении 9 источника [1].

При построении градуировочной зависимости проводят испытания предварительно изготовленных кубов бетона, обжатых в прессе, известными методами неразрушающего контроля (пластической деформации, ударного импульса, упругого отскока), образцов, отобранных из конструкции на участке, на котором предварительно проводятся вышеназванные испытания с последующим их разрушением.

Предприятия – изготовители современных приборов неразрушающего контроля в процессе их конструирования и апробирования формируют базовые градуировочные зависимости на основании результатов параллельных испытаний образцов – кубов, изготовленных из бетонов основного ряда классов с различными видами заполнителей, неразрушающими методами по ГОСТ 22690-88 и затем в прессе (разрушением) по ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».

Приборы оснащаются базовыми градуировочными зависимостями и закладываются в электронную программу прибора, либо, если прибор механического действия, поставляются с градуировочными зависимостями в виде графиков, таблиц, формул.

Практика показывает, что значения прочности бетона, определенные приборами неразрушающего контроля, в ряде случаев, существенно отличаются от значений прочности бетона, определенных разрушающим контролем образцов, отобранных из обследуемой конструкции.

В статье дается сравнительный анализ результатов определения прочности бетона методами разрушающего и неразрушающего контроля. Определены причины расхождений величин прочности бетона. Определен коэффициент Кс для корректировки базовых градуировочных зависимостей, в соответствии с методикой приложения 9 источника [1].

Исследовался тяжелый бетон сборных и монолитных железобетонных конструкций строительных объектов Перми и Пермского края.

При испытаниях бетона использованы следующие приборы неразрушающего контроля: гидропресс измерителя прочности бетона «Оникс – ОС» (предприятие – изготовитель - Научно-производственное предприятие «Интерприбор», г. Челябинск), реализующий метод отрыва со скалыванием – локального разрушения путем вырыва стандартного анкерного устройства №III или №II; склерометр «ОМШ-1 ВК 15.00.000 ПС» (предприятие – изготовитель - Научно-технический центр средств контроля качества «Контрос», г. Солнечногорск, Московской области, реализующий метод упругого отскока, измеритель прочности бетона ИПС-МГ4 (предприятие – изготовитель - Специальное конструкторское бюро «Стройприбор», г. Челябинск), реализующий метод ударного импульса.

Испытания образцов, отобранных из конструкций, разрушающим контролем, проведены следующими лабораториями:

1. Региональная испытательная лаборатория цементов Пермского Государственного технического университета (Кафедра строительных материалов и специальных технологий).

2. ООО «Испытательная лаборатория Оргтехстроя» (Аттестат аккредитации Ростехрегулирования № РОСС RU.0001.21 СЛ 55 от 04 марта 2009 г.).

3. Лаборатория ООО «Краснокамский завод ЖБИ», г. Краснокамск, Пермского края.

В нижеприведенных таблицах №№1 - 4 проведены сопоставления результатов, полученных при испытаниях бетона конструкций методами разрушающего и неразрушающего контроля, на конкретных объектах. Для подсчета погрешности между лабораторными испытаниями (прессом) и приборами неразрушающего контроля за основной (100%) принят метод лабораторных испытаний (пресс).

Таблица 1

Определение прочности бетона конструкций фундамента
насосной станции промышленных стоков ЦБК «Кама» в
г. Краснокамске Пермского края

Таблица 2

Определение прочности бетона контрольных образцов (стандартных кубов), изготовленных на ООО «Краснокамский завод ЖБИ», г. Краснокамск Пермского края. (Испытания проведены лабораторией завода)

Таблица 3

Определение прочности бетона диафрагм жесткости монолитного железобетонного здания жилого дома по ул. Вильямса, 37 «б» в Орджоникидзевском районе г. Перми

Таблица 4

Определение прочности бетона конструкций монолитного железобетонного ростверка фундамента здания по ул. Крисанова, 12 «а» в Ленинском районе г. Перми

На основании анализа и синтеза результатов испытаний выявлены следующие причины расхождений величин прочности тяжелого бетона на одноосное сжатие методами разрушающего контроля в сравнении с неразрушающими методами контроля:

1. Разница в результатах исследований между испытаниями в прессе (методом разрушения – одноосного сжатия) и приборами неразрушающего контроля ОМШ – 1 (методом неразрушающего контроля – упругого отскока) и ИПС-МГ4 (методом неразрушающего контроля – ударного импульса) объясняется тем, что приборы неразрушающего контроля по условиям испытаний использовались для определения прочности поверхностного слоя. Поверхностный слой характеризуется по составу меньшим количеством крупного заполнителя и большим количеством цементного раствора. Вследствие этого поверхностный слой обладает меньшими прочностными характеристиками, чем основной массив, и класс бетона поверхностного слоя на одну – две ступени ниже класса бетона основного массива конструкции.

2. Разница в результатах исследований между испытаниями в прессе (методом разрушения – одноосного сжатия) и методом неразрушающего контроля – отрыва со скалыванием (прибор «ОНИКС – ОС» минимальна и находится в пределах допускаемой относительной погрешности прибора (2%). Тем самым полученные данные подтверждают возможность использования метода неразрушающего контроля – отрыва со скалыванием, без установления индивидуальных градуировочных зависимостей при использовании стандартного анкерного устройства, что согласуется с требованиями п.3.14 источника [1]. Анализ данных результатов предполагает также, что на глубине 30 – 40 мм от поверхности бетонных конструкций прочностные характеристики бетона стабилизируются и основной массив бетона приобретает устойчивую равнопрочность материала при достаточном качестве основных циклов производства работ (укладки, уплотнения, прогрева при отрицательных температурах, выдерживания бетона).

Анализом результатов испытаний установлено:

1. независимо от способа исследования железобетонных конструкций, прочность бетона имеет тенденцию нарастания с поверхности в глубину массива, и на некоторой глубине от поверхности прочностные характеристики бетона стабилизируются и основной массив бетона приобретает устойчивую равнопрочность материала. Следовательно, для достоверности получаемых значений прочности неразрушающими методами (пластической деформации, ударного импульса, упругого отскока) необходимо перед испытаниями снимать поверхностный слой бетона.

2. устойчивая закономерность: чем выше прогнозируемый (проектный) класс исследуемой конструкции, тем большая разница полученных величин прочности в сравнении разрушающего метода (пресс) с неразрушающими методами контроля. Выявленная закономерность предполагает следующее:

2.1. Для малых и средних классов бетона (В7,5 – В25) нарастание прочности с поверхности в глубинные слои плавное, то есть прочность поверхностных слоев соизмерима с прочностью основного массива;

2.2. Для высоких классов бетона (В25 – В40) нарастание прочности с поверхности в глубинные слои резкое, то есть прочность поверхностных слоев значительно ниже прочности основного массива;

2.3. Для малых и средних классов бетона (В7,5 – В25) корректно использование неразрушающих методов контроля с базовыми настройками приборов, полученными при сопоставительных испытаниях с разрушающим методом в процессе конструирования прибора на предприятии – изготовителе, согласующимися с требованиями источника [1];

2.4. Для высоких классов бетона (В25 – В40) использование неразрушающих методов контроля допустимо только в строгом соответствии табл. 1, п.3.14 и прил. 9 источника [1], то есть с корректировкой коэффициента Кс градуировочной зависимости для бетонов, отличающихся от испытываемых (по составу, возрасту, условиям твердения, влажности) в соответствии с предлагаемой методикой источника [1].

Список литературы

1. ГОСТ 22690 88. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. М., 1989 г.-16 с.

2. ГОСТ 18105 86. Бетоны. Правила контроля прочности. М., 1987 г.- 15 с.

3. ГОСТ 28570 90. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций. М., 1991 г.- 15 с.

4. ГОСТ 10180 90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М., 1991 г.- 27

5. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. СП 13-102-2003/ Госкомитет РФ по строительству и жилищно-коммунальному комплексу (Госстрой России). М., 2004 г.-27 с.